RU2271176C2

RU2271176C2 - Torque applying system

Info

Publication number: RU2271176C2
Application number: RU2004102384/14A
Authority: RU
Inventors: Ясуси ИКЕУЧИ (JP); Ясуси ИКЕУЧИ; Хисаси КАТО (JP); Хисаси КАТО; Такаси ХИРАТА (JP); Такаси ХИРАТА
Original assignee: Хонда Гикен Когьо Кабусики Кайся
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2006-03-10

Abstract

FIELD: medical equipment.

SUBSTANCE: system can be used for applying torque about joint relatively motionless body which is connected correspondingly for rotation by means of joints, namely, for applying external torque about foot joint, knee joint or hip joint of walker. Torque applying system has first measuring aid, second measuring aid, aid for measuring reference volume of work on the base of internal volume of work of motionless body which is measured by first measuring aid, aid for measuring external torque applied to motionless body to reduce difference between internal volume of work of motionless body which is measured by means of first measuring aid, and reference volume of work determined by means of aid for measuring reference volume of work on the base of external volume of work which is measured by means of second measuring aid, and aid for applying external torque. First measuring aid intends for measuring internal volume of work around joint which work is applied to motionless body. External torque applying aids intend for applying external torque to motionless body, which moment is defined by means of aid for measuring torque. Appropriate torque can be applied to motionless body correspondingly to situations of motions of motionless body when body makes different turns including bending of joints by means of system being able to help to motion of motionless body connected by means of joints in general with body of walker's leg.

EFFECT: improved efficiency of operation.

16 cl, 8 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к системе, предназначенной для сообщения внешнего крутящего момента вокруг сустава относительно связного тела, соответственно соединенного с возможностью вращения через посредство суставов, а более конкретно к системе, предназначенной для сообщения внешнего крутящего момента вокруг сустава ступни, коленного сустава или тазобедренного сустава относительно ноги ходока.The present invention relates to a system for communicating an external torque around a joint relative to a connected body, respectively rotatably coupled through joints, and more particularly, to a system for communicating an external torque around a joint of a foot, knee or hip joint relative to a leg walker.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Система для содействия ходьбе человека, который имеет трудности в ходьбе без помощи вследствие снижения силы в ногах, было предложено в японской выложенной патентной заявке №7-163607 и №2000-166997. В этой системе аппарат сообщения крутящего момента прикрепляют к элементам коленного сустава пациента и аналогичным элементам, крутящий момент сообщают коленам посредством аппарата, и это содействует ходоку в ходьбе.A system for promoting walking of a person who has difficulty walking without help due to a decrease in leg strength has been proposed in Japanese Patent Application Laid-open No. 7-163607 and No. 2000-166997. In this system, a torque reporting apparatus is attached to the elements of the patient's knee joint and the like, torque is communicated to the knees by the apparatus, and this helps the walker to walk.

Однако в соответствии с общепринятой системой условия ходьбы по лестнице, плоской площадке и так далее идентифицированы только приблизительно, и крутящий момент до сих пор сообщали без идентификации различных условий ходьбы, например, по лестнице, имеющей нерегулярные ступеньки, и склоны, имеющие различные углы наклона. Следовательно, имеется возможность того, что сообщаемый крутящий момент становится чрезмерным.However, according to the generally accepted system, conditions for walking stairs, a flat platform, and so on, are only approximately identified, and torque has so far been reported without identifying various walking conditions, for example, stairs having irregular steps, and slopes having different angles of inclination. Therefore, there is a possibility that the reported torque becomes excessive.

Таким образом, задачей, решаемой настоящим изобретением, является получение системы, которая была бы способна сообщать связному телу адекватный крутящий момент в соответствии с двигательными ситуациями связного тела во время различных поворотов, включая сгибание суставов, посредством системы, способной адекватно содействовать движению связного тела, соединенного, в общем, посредством суставов, с телом ноги ходока в соответствии с различными двигательными состояниями связного тела.Thus, the problem solved by the present invention is to obtain a system that would be able to give the connected body an adequate torque in accordance with the motive situations of the connected body during various turns, including bending the joints, through a system capable of adequately facilitating the movement of the connected body connected , in general, through joints, with the body of the legs of the walker in accordance with various motor conditions of the connected body.

СУЩНОСТЬ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE PRESENT INVENTION

Для решения этой проблемы в соответствии с настоящим изобретением обеспечивается система сообщения крутящего момента, содержащая: первое измерительное средство, предназначенное для измерения внутреннего объема работы вокруг сустава, генерируемой из связного тела; второе измерительное средство, предназначенное для измерения внешнего объема работы вокруг сустава, сообщаемой связному телу; средство для определения опорного объема работы, предназначенное для определения опорного объема работы на основе внутреннего объема работы связного тела, измеряемого первым измерительным средством; средство для определения внешнего крутящего момента, предназначенное для определения внешнего крутящего момента, сообщаемого связному телу для уменьшения разности между внутренним объемом работы связного тела, измеряемым с помощью первого измерительного средства, и опорным объемом работы, определяемым с помощью средства для определения опорного объема работы на основе внешнего объема работы, измеряемого с помощью второго измерительного средства; и средства сообщения внешнего крутящего момента, предназначенные для сообщения внешнего крутящего момента, определяемого с помощью средства для определения крутящего момента, связному телу.To solve this problem, in accordance with the present invention, there is provided a torque communication system comprising: a first measuring means for measuring an internal amount of work around a joint generated from a connected body; a second measuring tool for measuring the external amount of work around the joint communicated to the connected body; means for determining the reference volume of work, designed to determine the reference volume of work based on the internal volume of work of the connected body, measured by the first measuring means; means for determining the external torque, designed to determine the external torque communicated to the connected body to reduce the difference between the internal work volume of the connected body, measured using the first measuring means, and the reference work volume, determined using the means for determining the reference work volume based on an external amount of work measured by a second measuring means; and external torque communication means for communicating an external torque determined by the torque determining means to the connected body.

В соответствии с настоящим изобретением внешний крутящий момент вокруг сустава сообщают связному телу так, чтобы внутренний объем работы вокруг сустава связного тела согласовывался с опорным объемом работы. Таким образом, при флуктуации двигательных условий связного тела объем работы и при превышении объема работы связного тела, требуемого для движения, опорного объема работы связному телу сообщается внешний крутящий момент в виде содействия избытка. Кроме того, движение может быть достигнуто при приложении внешнего крутящего момента в соответствии с опорным объемом работы в связном теле независимо от флуктуации двигательных условий.In accordance with the present invention, the external torque around the joint is imparted to the connected body so that the internal volume of work around the joint of the connected body is consistent with the reference volume of work. Thus, with fluctuations in the motor conditions of the connected body, the amount of work and when the amount of work of the connected body required for movement, the reference work volume is exceeded, the connected body is given external torque in the form of excess relief. In addition, movement can be achieved by applying external torque in accordance with the reference volume of work in a connected body, regardless of fluctuations in motor conditions.

Кроме того, внешний крутящий момент, сообщаемый связному телу, определяют на основе внешнего объема работы, сообщаемого связному телу, а опорный объем работы, который является основой определения, определяют на основе внутреннего объема работы связного тела. Таким образом, соответствующий внешний крутящий момент может быть сообщен связному телу в соответствии с балансом между внутренним объемом работы и внешним объемом работы связного тела. Следует отметить, что внешний крутящий момент, сообщаемый посредством представленной системы, соответствующей настоящему изобретению, включает в себя внешний крутящий момент во всех плоскостях, например, в плоскости ху, в плоскости yz и в плоскости zx, допуская, что направлением движения является ось х, а вертикальным направлением является ось z, то есть внешний крутящий момент в любом направлении в трехмерном пространстве.In addition, the external torque communicated to the connected body is determined based on the external work volume communicated to the connected body, and the reference work volume, which is the basis of the determination, is determined based on the internal work volume of the connected body. Thus, the corresponding external torque can be communicated to the connected body in accordance with the balance between the internal work volume and the external work volume of the connected body. It should be noted that the external torque communicated by the present system according to the present invention includes external torque in all planes, for example, in the xy plane, in the yz plane and in the zx plane, assuming that the direction of movement is the x axis, and the vertical direction is the z axis, that is, external torque in any direction in three-dimensional space.

Кроме того, система сообщения крутящего момента, соответствующая настоящему изобретению, отличается тем, что связным телом является тело ноги ходока, включающее в себя тазобедренный сустав, коленный сустав и сустав ступни.In addition, the torque communication system according to the present invention is characterized in that the connected body is the body of the walker’s leg, including the hip joint, knee joint and foot joint.

В соответствии с настоящим изобретением, при сообщении адекватного крутящего момента в соответствии с ситуациями ходьбы в различных условиях ходьбы, например, при сгибании коленного сустава тела ноги ходока, ходьбе может быть оказано адекватное содействие.In accordance with the present invention, when communicating an adequate torque in accordance with walking situations in different walking conditions, for example, when bending the knee joint of the body of the walker’s legs, adequate assistance can be provided to walking.

Кроме того, система сообщения крутящего момента, соответствующая настоящему изобретению, включает в себя средство для определения первого коэффициента, определяющего отношение внешнего объема работы, сообщаемого связному телу, к внутреннему объему работы связного тела как требуемое значение в случае, в котором отличие от опорного объема работы, определяемого с помощью средства для определения опорного объема работы, равно нулю, и для последовательного определения первого коэффициента так, чтобы коэффициент стремился к требуемому значению с течением времени. Первое измерительное средство измеряет внутренний крутящий момент вокруг сустава связного тела, средство для определения внешнего крутящего момента вычисляет произведение внутреннего крутящего момента связного тела, измеряемого первым измерительным средством, и первого коэффициента, определяемого с помощью средства для определения первого коэффициента, и результат вычисления определяют как внешний крутящий момент, сообщаемый связному телу.In addition, the torque communication system of the present invention includes means for determining a first coefficient defining the ratio of the external work volume communicated to the connected body to the internal work volume of the connected body as a desired value in a case in which the difference from the reference work volume determined using the means for determining the reference workload is zero, and for sequentially determining the first coefficient so that the coefficient tends to the required value eniyu over time. The first measuring means measures the internal torque around the joint of the connected body, the means for determining the external torque calculates the product of the internal torque of the connected body, measured by the first measuring means, and the first coefficient determined using the means for determining the first coefficient, and the calculation result is determined as external torque transmitted to the connected body.

В соответствии с настоящим изобретением, при превышении опорного объема работы внутренним объемом работы связного тела, последовательно определяют первый коэффициент и дополнительный внешний крутящий момент, предназначенный для сообщения связному телу, для того, чтобы устранить избыток. Кроме того, при стремлении первого коэффициента к требуемому значению и при сообщении связному телу внешнего крутящего момента, определяемого на основе первого коэффициента, может быть достигнуто движение посредством внутреннего крутящего момента, прикладываемого в соответствии с опорным объемом работы связного тела.In accordance with the present invention, when the reference work volume is exceeded by the internal work volume of the connected body, the first coefficient and the additional external torque intended to communicate to the connected body are sequentially determined in order to eliminate the excess. In addition, when the first coefficient tends to the desired value and when the connected body communicates the external torque determined on the basis of the first coefficient, movement can be achieved by means of the internal torque applied in accordance with the reference workload of the connected body.

Кроме того, при увеличении скорости стремления первого коэффициента к требуемому значению и при соответствующем превышении объемом работы, требуемым для движения, опорного объема работы благодаря флуктуации двигательных условий, внешний крутящий момент может быть сообщен связному телу так, чтобы быстро исключить избыток. С другой стороны, при уменьшении скорости стремления первого коэффициента к требуемому значению и при соответствующем превышении объемом работы, требуемым для движения, опорного объема работы благодаря флуктуации двигательных условий, внешний крутящий момент может быть сообщен связному телу так, чтобы медленно исключить избыток.In addition, with an increase in the rate of aspiration of the first coefficient to the desired value and with a corresponding excess in the amount of work required for the movement, the reference amount of work due to fluctuations in motor conditions, the external torque can be communicated to the connected body so as to quickly eliminate the excess. On the other hand, with a decrease in the rate of aspiration of the first coefficient to the required value and with a corresponding excess of the amount of work required for the movement, the reference amount of work due to fluctuations in motor conditions, the external torque can be communicated to the connected body so as to slowly eliminate the excess.

Кроме того, система сообщения крутящего момента, соответствующая настоящему изобретению, отличается тем, что средство для определения первого коэффициента определяет верхний предел или нижний предел первого коэффициента на основе внутреннего объема работы, измеряемого с помощью первого измерительного средства, или внешнего объема работы, измеряемого с помощью второго измерительного средства.Furthermore, the torque communication system according to the present invention is characterized in that the means for determining the first coefficient determines an upper limit or lower limit of the first coefficient based on the internal amount of work measured by the first measuring means or the external amount of work measured by second measuring means.

В соответствии с настоящим изобретением, поскольку верхний предел или нижний предел устанавливают первый коэффициент, то может быть предотвращена ситуация, в которой внешний крутящий момент, сообщаемый связному телу, становится чрезмерно большим или малым. Таким образом, если связным телом является тело ноги ходока, то ходок может идти более комфортабельно. Верхний предел или нижний предел определяют на основе внутреннего объема работы или внешнего объема работы, который флуктуирует в соответствии с двигательной ситуацией связного тела. Таким образом, внешний крутящий момент может быть соответственно ограничен в соответствии с двигательной ситуацией.According to the present invention, since an upper limit or a lower limit is set to a first coefficient, a situation in which the external torque transmitted to the connected body becomes excessively large or small can be prevented. Thus, if the body of the walker is the connected body, then the walker can walk more comfortably. The upper limit or lower limit is determined based on the internal volume of the work or the external volume of the work, which fluctuates in accordance with the motor situation of the connected body. Thus, the external torque can be accordingly limited in accordance with the driving situation.

Кроме того, система сообщения крутящего момента, соответствующая настоящему изобретению, отличается тем, что средство для определения первого коэффициента определяет нижний предел первого коэффициента как равный нулю, если общий объем работы составляет сумму внутреннего объема работы, определенного с помощью первого измерительного средства, и внешнего объема работы, измеренного с помощью второго измерительного средства, которая не больше опорного объема работы, определенного с помощью средства для определения опорного объема работы.In addition, the torque communication system of the present invention is characterized in that the means for determining the first coefficient determines the lower limit of the first coefficient as zero if the total amount of work is the sum of the internal amount of work determined by the first measuring means and the external amount the work measured using the second measuring means, which is not more than the reference volume of work determined using means for determining the reference volume of work .

Требуемое значение первого коэффициента определяют так, чтобы внутренний объем работы связного тела согласовывался с опорным объемом работы, как описано выше. Таким образом, если общий объем работы связного тела уменьшается и становится меньше опорного объема работы, то первый коэффициент определяют отрицательным так, чтобы внутренний крутящий момент связного тела и дополнительный внутренний объем работы увеличивался для согласования с опорным крутящим моментом, и связному телу может быть сообщен отрицательный внешний крутящий момент, создающий сопротивление движению.The required value of the first coefficient is determined so that the internal volume of work of the connected body is consistent with the reference volume of work, as described above. Thus, if the total workload of the connected body decreases and becomes less than the reference workload, then the first coefficient is determined negative so that the internal torque of the connected body and the additional internal workload are increased to match the reference torque, and negative can be communicated to the connected body external torque that creates resistance to movement.

В соответствии с настоящим изобретением, в этом случае нижний предел первого коэффициента определяют как равный нулю, и внешний крутящий момент, который определяют как произведение первого коэффициента и внутреннего крутящего момента, равен нулю. Таким образом, может быть предотвращена ситуация, в которой связному телу может быть сообщен отрицательный внешний крутящий момент.In accordance with the present invention, in this case, the lower limit of the first coefficient is defined as equal to zero, and the external torque, which is defined as the product of the first coefficient and internal torque, is zero. Thus, a situation in which a negative external torque can be communicated to the connected body can be prevented.

Кроме того, система сообщения крутящего момента, соответствующая настоящему изобретению, отличается тем, что средство для определения первого коэффициента определяет верхний предел первого коэффициента, если общий объем работы, составляющий сумму внутреннего объема работы, определяемого с помощью первого измерительного средства, и внешнего объема работы, измеряемого с помощью второго измерительного средства, не меньше заданного объема, который не меньше опорного объема работы, определяемого с помощью средства для определения опорного объема работы.Furthermore, the torque communication system according to the present invention is characterized in that the means for determining the first coefficient determines the upper limit of the first coefficient if the total amount of work comprising the sum of the internal amount of work determined by the first measuring means and the external amount of work, measured with a second measuring tool, not less than a predetermined volume, which is not less than the reference volume of work determined using means for determining the support on the workload.

Если общий объем работы связного тела увеличивается и сильно увеличивает опорный объем работы, то первый коэффициент может быть определен чрезмерно большим, так что внутренний крутящий момент связного тела и дополнительный внутренний объем работы уменьшают для согласования с опорным объемом работы и связному телу может быть сообщен чрезмерно большой внешний крутящий момент.If the total workload of the connected body increases and greatly increases the reference workload, then the first coefficient can be determined to be excessively large, so that the internal torque of the connected body and the additional internal workload are reduced to match the reference workload, and the connected body can be excessively large external torque.

В соответствии с настоящим изобретением, в этом случае, поскольку верхний предел первого коэффициента определен, то верхний предел устанавливают во внешнем крутящем моменте, определяемом как произведение первого коэффициента и внутреннего крутящего момента. Это может предотвратить ситуацию, в которой связному телу сообщают чрезмерно большой крутящий момент.In accordance with the present invention, in this case, since the upper limit of the first coefficient is determined, the upper limit is set in the external torque, defined as the product of the first coefficient and internal torque. This can prevent a situation in which an excessively large torque is imparted to the connected body.

Кроме того, в системе сообщения крутящего момента, соответствующей настоящему изобретению, первое измерительное средство измеряет произведение внутреннего крутящего момента связного тела вокруг сустава и его угловой скорости, средство для определения первого коэффициента сегментирует и определяет первый коэффициент в соответствии с сегментом произведения, измеряемого с помощью первого измерительного средства. Средство для определения внешнего крутящего момента использует первый коэффициент, предварительно определенный на основе внутреннего объема работы в соответствии с прошлым сегментом произведения с помощью средства для определения первого коэффициента для определения внешнего крутящего момента при согласовании сегмента произведения, измеряемого с помощью первого измерительного средства, с прошлым сегментом произведения, предварительно измеренным с помощью первого измерительного средства.In addition, in the torque communication system of the present invention, the first measuring means measures the product of the internal torque of the connected body around the joint and its angular velocity, the means for determining the first coefficient segments and determines the first coefficient in accordance with the segment of the product measured with the first measuring means. The means for determining the external torque uses a first coefficient predefined on the basis of the internal volume of work in accordance with the previous segment of the product using the means for determining the first coefficient for determining the external torque when matching the segment of the product measured by the first measuring means with the previous segment products previously measured using the first measuring tool.

Кроме того, система сообщения крутящего момента, соответствующая настоящему изобретению, отличается тем, что средство для определения первого коэффициента сегментирует и определяет первый коэффициент в зависимости от того, является ли произведение внутреннего крутящего момента связного тела вокруг сустава, измеренного с помощью первого измерительного средства, и угловой скорости положительным или отрицательным.In addition, the torque communication system according to the present invention is characterized in that the means for determining the first coefficient segments and determines the first coefficient depending on whether the product of the internal torque of the connected body around the joint, measured with the first measuring means, and angular velocity positive or negative.

Кроме того, в системе сообщения крутящего момента, соответствующей настоящему изобретению, средство для определения опорного объема работы вычисляет общий объем работы, который является суммой внутреннего объема работы, измеряемого с помощью первого измерительного средства, и внешнего объема работы, измеряемого с помощью второго измерительного средства. Средство вычисляет произведение разности между общим объемом работы и внутренним объемом работы связного тела в ненагруженном состоянии, измеряемого с помощью первого измерительного средства, и второго коэффициента, касающегося внешнего крутящего момента при допущении, что разность между внутренним объемом работы связного тела и опорным объемом работы равна нулю, и вычисляет разность между общим объемом работы и произведением для определения результата вычисления как опорного объема работы.In addition, in the torque communication system of the present invention, the means for determining the reference amount of work calculates the total amount of work, which is the sum of the internal amount of work measured by the first measuring means and the external amount of work measured by the second measuring means. The tool calculates the product of the difference between the total workload and the internal workload of the connected body in the unloaded state, measured using the first measuring tool, and the second coefficient relating to the external torque, assuming that the difference between the internal workload of the connected body and the reference workload is zero , and calculates the difference between the total amount of work and the product to determine the result of the calculation as the reference amount of work.

В соответствии с настоящим изобретением, для флуктуации общего объема работы, требуемого во время движения, относительно опорного объема работы, флуктуацию, подлежащую компенсации посредством внешнего крутящего момента, определяют посредством размера второго коэффициента. То есть при установке второго коэффициента большим степень флуктуации, подлежащей компенсации посредством внешнего крутящего момента во флуктуации, может быть увеличена. С другой стороны, при установке второго коэффициента небольшим степень флуктуации, подлежащей компенсации посредством внешнего крутящего момента во флуктуации, может быть уменьшена. Следует отметить, что "внутренний объем работы связного тела в ненагруженном состоянии" включает в себя: внутренний объем работы во время движения связного тела в состоянии, в котором извне не прикладывается нагрузка; и также внутренний объем работы во время движения связного тела в состоянии, в котором нагрузка прикладывается извне, так что может быть фиктивно получен внутренний объем работы в состоянии, в котором нагрузка не приложена.In accordance with the present invention, for fluctuations in the total amount of work required during movement relative to the reference amount of work, the fluctuation to be compensated by external torque is determined by the size of the second coefficient. That is, when the second coefficient is set large, the degree of fluctuation to be compensated by the external torque in the fluctuation can be increased. On the other hand, by setting the second coefficient small, the degree of fluctuation to be compensated by the external torque in the fluctuation can be reduced. It should be noted that the "internal workload of the connected body in an unloaded state" includes: the internal workload during movement of the connected body in a state in which no load is applied from the outside; and also the internal volume of work during movement of the connected body in a state in which the load is applied from the outside, so that the internal volume of work in the state in which the load is not applied can be fictitiously.

Кроме того, система сообщения крутящего момента, соответствующая настоящему изобретению, отличается тем, что первое и второе измерительные средства считают период движения связного тела как время интегрирования для измерения внутреннего и внешнего объемов работы.In addition, the torque communication system according to the present invention is characterized in that the first and second measuring means consider the period of motion of the connected body as the integration time for measuring internal and external volumes of work.

В соответствии с настоящим изобретением, внешний крутящий момент, предназначенный для сообщения связному телу в следующем периоде движения, может быть определен на основе внутреннего объема работы и внешнего объема работы связного тела в непосредственно предшествующий период движения. Если связное тело представляет собой тело ноги ходока, то внешний крутящий момент, предназначенный для сообщения затем телу левой/правой ноги, может быть определен на основе внутреннего объема работы и внешнего объема работы с момента, когда правая или левая стопа оставляет опору до тех пор, пока стопа не войдет в контактное взаимодействие с опорой, и с того момента, когда левая или правая стопа оставляет опору до тех пор, пока стопа не войдет в контактное взаимодействие с опорой.According to the present invention, an external torque for communicating to the connected body in the next period of movement can be determined based on the internal volume of work and the external volume of work of the connected body in the immediately preceding period of movement. If the connected body is the body of the foot of the walker, then the external torque, which is then intended to communicate to the body of the left / right foot, can be determined on the basis of the internal volume of work and the external volume of work from the moment when the right or left foot leaves support until until the foot enters into contact interaction with the support, and from the moment when the left or right foot leaves the support until the foot enters into contact interaction with the support.

Кроме того, в системе сообщения крутящего момента, соответствующей настоящему изобретению, первое измерительное средство измеряет силу реакции, которая работает на одном суставе связного тела, измеряет общий крутящий момент внутреннего крутящего момента и внешнего крутящего момента связного тела вокруг каждого сустава в соответствии с обратной кинетической моделью на основе измеренной силы реакции и вычисляет разность внешнего крутящего момента, измеренного с помощью второго измерительного средства, и измеренного общего крутящего момента для измерения внутреннего крутящего момента связного тела вокруг каждого сустава.In addition, in the torque communication system of the present invention, the first measuring means measures a reaction force that operates on one joint of the connected body, measures the total torque of the internal torque and external torque of the connected body around each joint in accordance with the inverse kinetic model based on the measured reaction force and calculates the difference between the external torque measured using the second measuring means and the measured total torque omenta to measure the internal torque connected body around each joint.

Хотя детали описаны позднее, в соответствии с обратной кинетической моделью связное тело представлено как множество жестких стержней, с возможностью поворота и последовательно соединенных посредством соединений (суставов), а крутящий момент одного жесткого тела вокруг другого соединения и силу реакции другого соединения определяют на основе крутящего момента одного жесткого стержня вокруг одного соединения и силы реакции одного соединения. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, поскольку крутящий момент вокруг соединения на конце связного тела и силу реакции соединения измеряют на основе силы реакции в конце соединенного тела, то может быть последовательно измерен крутящий момент другого соединения. Кроме того, крутящий момент, измеряемый в соответствии с обратной кинетической моделью, является суммой внутреннего крутящего момента и внешнего крутящего момента. Таким образом, внутренний крутящий момент может быть измерен путем вычитания внешнего крутящего момента из измеренного крутящего момента.Although the details are described later, in accordance with the inverse kinetic model, the connected body is represented as a set of rigid rods that can be rotated and connected in series by joints (joints), and the torque of one rigid body around another joint and the reaction force of the other joint are determined based on the torque one rigid rod around one connection and the reaction force of one connection. Thus, in accordance with the present invention, since the torque around the connection at the end of the connected body and the reaction force of the connection are measured based on the reaction force at the end of the connected body, the torque of the other connection can be sequentially measured. In addition, the torque measured in accordance with the inverse kinetic model is the sum of the internal torque and external torque. Thus, the internal torque can be measured by subtracting the external torque from the measured torque.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг.1 - структурное изображение содействующего ходьбе аппарата, который представляет собой систему сообщения крутящего момента, соответствующую настоящему изобретению;Figure 1 is a structural view of a walking-assisting apparatus, which is a torque communication system in accordance with the present invention;

Фиг.2 - схематическое изображение содействия в ходьбе посредством содействующего ходьбе аппарата;FIG. 2 is a schematic illustration of walking assistance by a walking assistance apparatus; FIG.

Фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая функционирование содействующего ходьбе аппарата;Figure 3 is a block diagram illustrating the operation of a walking-assisting apparatus;

Фиг.4 - схематическое изображение измерения силы реакции опоры стопы ходока;Figure 4 is a schematic representation of a measurement of the reaction force of a walker foot support;

Фиг.5 - схематическое изображение измерения крутящего момента вокруг сустава ходока;5 is a schematic representation of the measurement of torque around the joint of the walker;

Фиг.6 - изображение экспериментального результата содействия ходьбе посредством содействующего ходьбе аппарата и6 is a depiction of the experimental result of walking assisted by a walking assisting apparatus, and

Фиг.7 и 8 - изображения результата имитационного моделирования содействия ходьбе посредством содействующего ходьбе аппарата.Figures 7 and 8 are images of a simulation result of walking assisted by a walking assistive apparatus.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE PRESENT INVENTION

Вариант осуществления системы сообщения крутящего момента, соответствующей настоящему изобретению, будет описан со ссылкой на чертежи.An embodiment of a torque communication system in accordance with the present invention will be described with reference to the drawings.

Система сообщения крутящего момента, иллюстрируемая на фиг.1, содержит: первый исполнительный механизм (средство для сообщения внешнего крутящего момента) 1, прикрепленный к талии ходока, предназначенный для сообщения внешнего крутящего момента вокруг тазобедренного сустава; вторичные исполнительные механизмы (аналогичные исполнительному механизму, указанному выше) 2, прикрепленные к коленям ходока, предназначенные для сообщения внешнего крутящего момента вокруг коленного сустава; блок 3 управления, предназначенный для управления функционированием соответствующих исполнительных механизмов 1, 2; и батарея 4, например, батарея никель-цинковых аккумуляторов, предназначенная для подачи электроэнергии к соответствующим исполнительным механизмам 1, 2. Блок 3 управления и батарея 4 размещены в ранце 5, переносимом на спине ходока. Первый исполнительный механизм 1 прикладывает внешний крутящий момент вокруг тазобедренного сустава через посредство корсета b и бедренной контактной площадки с, прикрепленной к ходоку. Второй исполнительный механизм 2 сообщает внешний крутящий момент вокруг коленного сустава через посредство бедренной контактной площадки с и защиты d голени, прикрепленных к ходоку. Следует отметить, что "талия, бедро и голень" ходока соответствуют термину "связное тело".The torque communication system illustrated in FIG. 1 comprises: a first actuator (means for communicating external torque) 1, attached to the waist of the walker, for communicating external torque around the hip joint; secondary actuators (similar to the actuator indicated above) 2, attached to the knees of the walker, designed to communicate external torque around the knee joint; control unit 3, designed to control the operation of the respective actuators 1, 2; and a battery 4, for example, a battery of nickel-zinc batteries, designed to supply electricity to the respective actuators 1, 2. The control unit 3 and the battery 4 are placed in a backpack 5 carried on the back of the walker. The first actuator 1 applies external torque around the hip joint through the corset b and the femoral contact pad c attached to the walker. The second actuator 2 communicates external torque around the knee joint through the femoral contact pad c and the shin protection d attached to the walker. It should be noted that the “waist, thigh and lower leg” of the walker correspond to the term “connected body”.

Кроме того, содействующий ходьбе аппарат, соответствующий настоящему изобретению, прикреплен к спине ходока и содержит гиродатчик g, предназначенный для измерения угловой скорости относительно вертикального направления верхней части тела, и датчик g' ускорения, предназначенный для измерения ускорения в горизонтальном направлении. Аппарат дополнительно прикреплен к талии ходока и содержит гиродатчик g, предназначенный для измерения угловой скорости относительно вертикального направления талии, и датчик g' ускорения, предназначенный для измерения ускорения в горизонтальном и вертикальном направлении. Кроме того, аппарат содержит датчики а углов, которые прикреплены к талии ходока для измерения углов поворота бедер вокруг тазобедренных суставов относительно талии и которые прикреплены к коленям для измерения углов поворота голеней относительно бедер.In addition, the walking aid apparatus of the present invention is attached to the back of the walker and comprises a gyro sensor g for measuring angular velocity with respect to the vertical direction of the upper body and an acceleration sensor g ′ for measuring acceleration in the horizontal direction. The apparatus is additionally attached to the waist of the walker and comprises a gyro sensor g for measuring the angular velocity with respect to the vertical direction of the waist, and an acceleration sensor g ′ for measuring acceleration in the horizontal and vertical directions. In addition, the apparatus contains angle sensors a, which are attached to the waist of the walker to measure the angles of rotation of the hips around the hip joints relative to the waist and which are attached to the knees to measure the angles of rotation of the legs relative to the hips.

Блок 3 управления содержит первое измерительное средство 6, второе измерительное средство 7, средство 8 для определения опорного объема работы, средство 9 для определения первого коэффициента, средство 10 для определения внешнего крутящего момента и память 11. Блок 3 управления состоит из комбинации центрального процессора, схемы ввода-вывода сигнала, памяти и аналогичных устройств для обеспечения способности выполнения различных функций, описываемых позднее.The control unit 3 contains the first measuring means 6, the second measuring means 7, means 8 for determining the reference work volume, means 9 for determining the first coefficient, means 10 for determining the external torque and memory 11. The control unit 3 consists of a combination of a central processor, circuit input-output signal, memory and similar devices to ensure the ability to perform various functions, described later.

Первое измерительное средство 6 измеряет внутренний крутящий момент T₁ тела ноги вокруг коленных или тазобедренных суставов и внутренний объем w₁ работы, который является результатом интегрирования по времени абсолютной величины произведения внутреннего крутящего момента T₁ и внутренней угловой скорости ω₁ на основе измеренных значений соответствующих датчиков g, g', а. Второе измерительное средство 7 измеряет внешний объем w₂ работы, который является результатом интегрирования по времени абсолютной величины произведения внешнего крутящего момента T₂ вокруг коленных и тазобедренных суставов и внешней угловой скорости ω₂ на основе значений крутящих моментов соответствующих исполнительных механизмов 1, 2 и измеренных значений датчиков а углов. Средство 8 для определения опорного объема работы определяет опорный объем w₀ работы на основе внутреннего объема w₁ работы тела ноги, измеренного первым измерительным средством 6. Средство 9 для определения первого коэффициента определяет отношение внешнего объема w₂ работы к внутреннему объему w₁ работы в случае, где отклонение внутреннего объема w₁ работы от опорного объема w₀ работы, определяемого средством 8 для определения опорного объема работы, становится равным 0 в качестве требуемого значения С_TG, определяет отношение внешнего объема w₂ работы к внутреннему объему w₁ работы в качестве первого коэффициента c₁ и успешно определяет первый коэффициент c₁, так что этот коэффициент стремится к требуемому значению с истечением времени. Средство 10 для определения внешнего крутящего момента вычисляет произведение внутреннего крутящего момента T₁, измеряемого первым измерительным средством 6, и первого коэффициента c₁, определяемого средством 9 для определения первого коэффициента, для определения внешнего крутящего момента Т₂, сообщаемого вокруг тазобедренных и коленных суставов через посредство исполнительных механизмов 1, 2. Память 11 образована из энергонезависимых запоминающих устройств, например, постоянных запоминающих устройств, энергозависимых запоминающих устройств, например, запоминающих устройств с произвольной выборкой, и аналогичных устройств и хранит второй коэффициент c₂ для использования при определении опорного объема w₀ работы, как описывается позднее, таблицу данных для использования при измерении сил реакции опоры на левую/правую стопу ходока и подобные данные.The first measuring means 6 measures the internal torque T ₁ of the leg body around the knee or hip joints and the internal work volume w ₁ , which is the result of the integration over time of the absolute product of the internal torque T ₁ and the internal angular velocity ω ₁ based on the measured values of the respective sensors g, g ', a. The second measuring means 7 measures the external work volume w ₂ , which is the result of integration over time of the absolute product of the external torque T ₂ around the knee and hip joints and the external angular velocity ω ₂ based on the values of the torques of the corresponding actuators 1, 2 and the measured values sensors and angles. The means 8 for determining the reference work volume determines the reference work volume w ₀ based on the internal work volume w ₁ of the leg body measured by the first measuring means 6. The means 9 for determining the first coefficient determines the ratio of the external work volume w ₂ to the internal work volume w ₁ in the case where the internal volume of deviation w ₁ of the reference amount of work w ₀ determined by the means 8 for determining a reference workload becomes 0 as a desired value C _TG, determines the ratio of the external EMA work w ₂ to the internal volume of the work w ₁ as the first coefficient c ₁ and successfully determines the first coefficient c _1, so that this ratio approaches a desired value with the lapse of time. The means 10 for determining the external torque calculates the product of the internal torque T ₁ measured by the first measuring means 6 and the first coefficient c ₁ determined by the means 9 for determining the first coefficient to determine the external torque T ₂ communicated around the hip and knee joints through by means of actuators 1, 2. Memory 11 is formed from non-volatile memory devices, for example, read-only memory devices, non-volatile memory stroystv, e.g., memory devices with random access, and similar devices and stores the second coefficient c ₂ for use in determining a reference volume w ₀ operation, as described later, the data table for use in measuring floor reaction forces at the left / right foot of the walker, and the like data.

Функционирование содействующего ходьбе аппарата, содержащего элементы, которые были описаны выше, будет описано со ссылкой на фиг.2-8.The operation of the walking assistance apparatus comprising the elements described above will be described with reference to FIGS. 2-8.

Прежде всего, структура внешнего крутящего момента вокруг коленного сустава, сообщаемого телу ноги ходока от второго исполнительного механизма 2, будет описана со ссылкой на фиг.2. Внутренний объем w₁ работы вокруг коленного сустава в то время, когда ходок идет на плоской площадке в ненагруженном состоянии, показан зачерненными участками. Необходимо отметить, что "внутренний объем w₁ работы в ненагруженном состоянии" включает в себя: внутренний объем работы, измеряемый аппаратом для анализа трехмерного движения и аналогичного устройства в состоянии, в котором содействующий ходьбе аппарат не прикреплен к ходоку; и также внутренний объем работы, определяемый уменьшением внутреннего объема работы, измеряемого посредством датчиков углов в состоянии, в котором содействующий ходьбе аппарат прикреплен к ходоку, принимая во внимание массу или трение аппарата.First of all, the structure of the external torque around the knee joint communicated to the body of the leg of the walker from the second actuator 2 will be described with reference to FIG. The internal volume w _{1 of} work around the knee joint while the walker is on a flat platform in an unloaded state is shown by blackened areas. It should be noted that the "internal work volume w ₁ in the unloaded state" includes: the internal work volume measured by the apparatus for analyzing three-dimensional motion and a similar device in a state in which the walking assistance apparatus is not attached to the walker; and also the internal amount of work, determined by the decrease in the internal amount of work, measured by angle sensors in the state in which the walking assisting apparatus is attached to the walker, taking into account the mass or friction of the apparatus.

Предполагается, что внутренний объем w₁ работы вокруг коленного сустава превышает внутренний объем работы во время ходьбы на плоской площадке на величину Δw (смотри заштрихованные участки фиг.2(1)), когда ходок начинает подниматься по лестнице. Это превышение вызвано необходимостью ходока перемещать ногу больше при подъеме по лестнице, чем в ходьбе по плоской площадке. Следовательно, ходок, который может идти по плоской площадке, но не может идти вверх по лестнице вследствие падения мускульной силы, имеет затруднение в подъеме по лестнице.It is assumed that the internal volume w _{1 of} work around the knee joint exceeds the internal volume of work while walking on a flat platform by Δw (see the shaded sections of Fig. 2 (1)) when the walker begins to climb the stairs. This excess is caused by the need for the walker to move his leg more when climbing stairs than when walking on a flat platform. Therefore, a walker who can walk on a flat platform, but cannot walk up the stairs due to a drop in muscular strength, has difficulty climbing the stairs.

Для решения этой проблемы телу ноги сообщают внешней крутящий момент Т₂ с тем, чтобы помочь ходоку в ходьбе вверх по ступеням лестницы. После определения опорного объема w₀ работы, как будет описано позднее, внешний крутящий момент Т₂ последовательно определяют на основе внутреннего крутящего момента T₁, так что внутренний объем w₁ работы стремится к этому опорному объему w₀ работы. В соответствии с этим, когда ходок поднимается по лестнице, внешний объем w₂ работы (смотри убеленные участки фиг.2 (2)-(4)) постепенно увеличивается при каждом смещении в положение (2) из положения (1), в положение (3) из положения (2), в положение (4) из положения (3), как показано на фиг.2, и в соответствии с этим внутренний объем w₁ работы постепенно уменьшается для стремления к опорному объему w₀ работы. Таким образом, бремя на мускульную силу ходока, требуемую для генерирования внутреннего крутящего момента вокруг коленного сустава, уменьшается, когда ходок поднимается по лестнице. Следовательно, ходок может продолжать идти вверх по лестнице благодаря внутреннему крутящему моменту T₁, прикладываемому в соответствии с опорным объемом w₀ работы.To solve this problem, an external torque T _{2 is} reported to the leg body in order to help the walker to walk up the stairs. After determining the reference work volume w ₀ , as will be described later, the external torque T _{2 is} sequentially determined based on the internal torque T ₁ , so that the internal work volume w ₁ tends to this work reference volume w ₀ . In accordance with this, when the walker climbs the stairs, the external work volume w ₂ (see the whitened sections of Fig. 2 (2) - (4)) gradually increases with each shift to position (2) from position (1), to position ( 3) from position (2), to position (4) from position (3), as shown in FIG. 2, and in accordance with this, the internal work volume w ₁ gradually decreases to tend to the reference work volume w ₀ . Thus, the burden on the muscular strength of the walker, required to generate internal torque around the knee joint, decreases as the walker climbs the stairs. Therefore, the walker can continue to go up the stairs due to the internal torque T ₁ applied in accordance with the reference work volume w ₀ .

Далее детали процедуры определения внешнего крутящего момента T₂ вокруг тазобедренных и коленных суставов, сообщаемого телу ноги от первых и вторых исполнительных механизмов 1, 2, будет описано со ссылкой на фиг.3-6. Следует отметить, что аффикс i соответственно присоединяется к физической величине в i-тый (i=1, 2,_...) период (называемый ниже "i-тым периодом") ходьбы ходока.Next, the details of the procedure for determining the external torque T ₂ around the hip and knee joints communicated to the leg body from the first and second actuators 1, 2 will be described with reference to FIGS. 3-6. It should be noted that the affix i, respectively, joins the physical quantity in the i-th (i = 1, 2, _... ) period (referred to below as the “i-th period") of the walker’s walk.

Сначала измеряют внутренний крутящий момент Т_1(i) и угловую скорость ω_1(i) вокруг коленных и тазобедренных суставов (фиг.3 s1). Способ измерения внутреннего крутящего момента Т_1(i) будет описана со ссылкой на фиг.4 и 5.First, the internal torque T _{1 (i)} and the angular velocity ω _{1 (i)} around the knee and hip joints are measured (FIG. 3 s1). A method for measuring the internal torque T _{1 (i)} will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

Силы реакции опоры на тела правой/левой ног ходока измеряют при использовании модели, иллюстрируемой на фиг.4. Силы (F_Lx, F_Ly), (F_Rx, F_Ry) реакции опоры действуют на тела левой и правой ног ходока, имеющего массу m, как показано на фиг.4. Координатой центра тяжести тела ходока, координатой левой стопы и координатой правой стопы являются (x_G, y_G), (x_L, у_L) и (x_R, у_R) соответственно. При рассмотрении баланса или направления сил в этой модели получены следующие реляционные уравнения (1a)-(1d).The reaction forces of the support on the bodies of the right / left legs of the walker are measured using the model illustrated in FIG. The forces (F _Lx , F _Ly ), (F _Rx , F _Ry ) of the support reaction act on the bodies of the left and right legs of the walker having mass m, as shown in FIG. 4. The coordinates of the center of gravity of the body of the walker, the coordinates of the left foot and the coordinates of the right foot are (x _G , y _G ), (x _L , y _L ) and (x _R , y _R ), respectively. When considering the balance or direction of forces in this model, the following relational equations (1a) - (1d) are obtained.

F_Ry+F_Ly=m(g+у_G") (g - ускорение силы тяжести)... (1а)F _Ry + F _Ly = m (g + y _G ") (g is the acceleration of gravity) ... (1a)

F_Rx+F_Lx=mx_G"...(1b)F _Rx + F _Lx = mx _G "... (1b)

(y_G-y_R)(х_G-x_R)=F_Ry/F_Rx... (1c)(y _G -y _R ) (x _G -x _R ) = F _Ry / F _Rx ... (1c)

(y_G-y_L/(x_G-х_L)=F_Ly/F_Lx... (1d)(y _G -y _L / (x _G -x _L ) = F _Ly / F _Lx ... (1d)

Массу m ходока измеряют предварительно. Координату (x_g, y_G) центра силы тяжести тела, координаты (x_L, y_L), (x_r, у_R) суставов левой/правой ступней, а ускорения (x_G", y_G") координаты центра силы тяжести тела измеряют на основе заранее измеренных величин физических измерений ходока, гиродатчика g и датчика g' ускорения, прикрепленных к талии ходока, и датчиков углов, прикрепленных к тазобедренным и коленным суставам. Более подробно координаты (х_L, у_L), (x_R, у_R) суставов левой/правой ступней и так далее измеряют на основе таблицы данных, в которой точно определены соответствия с углами тазобедренных и коленных суставов, длинами бедра и голени и аналогичными данными, хранимыми в памяти 11. Кроме того, когда эти измеренные значения подставляют в указанные выше реляционные уравнения, то первое измерительное средство 6 измеряет силы (F_Lx, F_Ly), (F_Rx, F_Ry) реакции опоры.The mass m of the walker is measured previously. The coordinate (x _g , y _G ) of the center of gravity of the body, the coordinates (x _L , y _L ), (x _r , of _R ) of the joints of the left / right foot, and the acceleration (x _G ", y _G ") of the coordinate of the center of gravity bodies are measured based on pre-measured physical measurements of the walker, gyro sensor g and acceleration sensor g 'attached to the waist of the walker, and angle sensors attached to the hip and knee joints. In more detail, the coordinates (x _L , y _L ), (x _R , y _R ) of the joints of the left / right foot and so on are measured on the basis of a data table in which the correspondence with the angles of the hip and knee joints, thigh and lower leg lengths and the like data stored in memory 11. In addition, when these measured values are substituted into the above relational equations, the first measuring means 6 measures the forces (F _Lx , F _Ly ), (F _Rx , F _Ry ) of the support reaction.

Далее измеряют общий крутящий момент вокруг коленных и тазобедренных суставов в соответствии с обратной кинетической моделью, используя модель, иллюстрируемую на фиг.5, на основе измеренной силы реакции опоры. Как показано на фиг.5, предполагается, что сила (F_ax, F_ay) реакции опоры действует на сустав стопы, сила (F_bx, F_by) реакции действует на коленные суставы, а сила (mx", m(у"+g)), сопровождаемая ускорением, действует на центр силы тяжести голени с массой m. Также предполагается, что крутящие моменты вокруг суставов стопы и коленных суставов имеют величину Т_а, Т_b соответственно, угол, образуемый между голенью и опорой, составляет величину θ, момент инерции голени равен величине I, а расстояние между суставами стопы и коленными суставами и центром силы тяжести голени составляют а и b соответственно. При рассмотрении баланса силы или крутящего момента в этой модели получены следующие реляционные уравнения (2а)-(2с).Next, the total torque around the knee and hip joints is measured in accordance with the inverse kinetic model using the model illustrated in FIG. 5 based on the measured support reaction force. As shown in FIG. 5, it is assumed that the force (F _ax , F _ay ) of the support reaction acts on the joint of the foot, the force (F _bx , F _by ) of the reaction acts on the knee joints, and the force (mx ", m (y" + g)), accompanied by acceleration, acts on the center of gravity of the lower leg with mass m. It is also assumed that the torques around the joints of the foot and knee joints have a value of T _a , T _b, respectively, the angle formed between the lower leg and the support is θ, the moment of inertia of the lower leg is equal to I, and the distance between the joints of the foot and the knee joints and the center the gravity of the lower leg is a and b, respectively. When considering the balance of force or torque in this model, the following relational equations (2a) - (2c) are obtained.

F_ax-F_bx-mx"=0... (2a)F _ax -F _bx -mx "= 0 ... (2a)

F_ay-F_by-my"=0... (2b)F _ay -F _by -my "= 0 ... (2b)

Iθ=T_a-T_b+F_axasinθ-F_ayacosθ+F_bxbsinθ-F_bybcosθ... (2с)Iθ = T _a -T _b + F _ax asinθ-F _ay acosθ + F _bx bsinθ-F _by bcosθ ... (2с)

Силу (F_ax, F_ay) реакции опоры измеряют вышеописанным методом. Кроме того, ускорение (х", у") центра силы тяжести голени, угол θ голени относительно опоры и угловое ускорение θ" измеряют на основе заранее измеренных значений физических измерений ходока и гиродатчика g, датчика g' ускорения и датчиков а углов, прикрепленных к ходоку. Кроме того, момент инерции голени 1 и расстояния a, b между суставом стопы и коленным суставом и центром силы тяжести голени соответственно измеряют заранее на основе физических измерений ходока. Крутящий момент Т_а вокруг сустава стопы измеряют с помощью первого измерительного средства 6 в соответствии с таблицей данных, хранимой в памяти 11, на основе силы (F_ax, F_ay) реакции опоры. Кроме того, крутящий момент Т_b вокруг коленного сустава измеряют при подставлении этих измеренных величин в вышеуказанные реляционные уравнения (2а)-(2с). Аналогичным образом вышеуказанные реляционные уравнения (2а)-(2с) используют также для измерения крутящего момента вокруг тазобедренного сустава.The force (F _ax , F _ay ) of the support reaction is measured by the method described above. In addition, the acceleration (x ", y") of the center of gravity of the leg, the leg angle θ relative to the support, and the angular acceleration θ "are measured based on pre-measured physical measurements of the walker and gyro sensor g, acceleration sensor g 'and sensors a of the angles attached to In addition, the moment of inertia of the lower leg 1 and the distance a, b between the foot joint and the knee joint and the center of gravity of the lower leg are respectively measured in advance based on the physical measurements of the walker. Torque T _a around the joint of the foot is measured using the first means 6 in accordance with the data table stored in the memory 11 based on the support reaction force (F _ax , F _ay ) _.In addition, the torque T _b around the knee joint is measured by substituting these measured values into the above relational equations (2a) - (2c) Similarly, the above relational equations (2a) - (2c) are also used to measure the torque around the hip joint.

Когда внешний крутящий момент Т_2(i), сообщаемый посредством первого и второго исполнительных механизмов 1, 2, вычитают из крутящего момента вокруг коленных и тазобедренных суставов, измеренных так, как это было описано выше, то измеряют внутренний крутящий момент Т_1(i) вокруг коленного и тазобедренного сустава (фиг.3 s1). Внутреннюю угловую скорость ω_1(i) и внешнюю угловую скорость ω_2(i) (поскольку обе, как представляется, по существу согласуются между собой, они одновременно представлены угловой скоростью ω_(i)) также измеряют с помощью датчиков а углов (фиг.3 s1). Следует отметить, что внешний крутящий момент Т_2(i) вокруг каждого сустава измеряют с помощью второго измерительного средства на основе значений крутящего момента первых и вторых исполнительных механизмов 1, 2.When the external torque T _{2 (i)} reported by the first and second actuators 1, 2 is subtracted from the torque around the knee and hip joints, measured as described above, the internal torque T _{1 (i) is} measured around the knee and hip joint (Fig. 3 s1). The internal angular velocity ω _{1 (i)} and the external angular velocity ω _{2 (i)} (since both appear to be essentially consistent with each other, they are simultaneously represented by the angular velocity ω _(i) ) are also measured using angle sensors a (Fig. 3 s1). It should be noted that the external torque T _{2 (i)} around each joint is measured using a second measuring means based on the torque values of the first and second actuators 1, 2.

Далее внешний крутящий момент Т_2(i) определяют с помощью средства 10 для определения внешнего крутящего момента и сообщают телу ноги ходока через посредство первых и вторых исполнительных механизмов 1, 2 (фиг.3 s2). Внешний крутящий момент Т_2(i) определяется произведением внутреннего крутящего момента Т_1(i), последовательно измеряемого первым измерительным средством 6, и первого коэффициента c_1(i), определяемого с помощью средства 9 для определения первого коэффициента, в каждый период ходьбы. То есть первый коэффициент c_1(i) определяет процент (долю) внешнего крутящего момента Т_2(i) относительно внутреннего крутящего момента Т_1(i). Метод определения первого коэффициента c_1(i) будет описан позднее.Next, the external torque T _{2 (i)} is determined using the means 10 for determining the external torque and inform the body of the legs of the walker through the first and second actuators 1, 2 (Fig. 3 s2). The external torque T _{2 (i)} is determined by the product of the internal torque T _{1 (i)} , successively measured by the first measuring means 6, and the first coefficient c _{1 (i)} , determined by means of 9 to determine the first coefficient, in each walking period. That is, the first coefficient c _{1 (i)} determines the percentage (fraction) of the external torque T _{2 (i)} relative to the internal torque T _{1 (i)} . A method for determining the first coefficient c _{1 (i)} will be described later.

Затем блок 3 управления оценивает, истек или нет i-тый период (фиг.3 s3). Характерно, что период, в котором сила реакции опоры правой стопы, измеряемая с помощью первого измерительного средства 6, становится равной нулю из конечного значения, снова возвращается в конечное значение и после этого становится равной 0, оценивают как истечение периода ходьбы.Then, the control unit 3 evaluates whether the ith period has expired or not (Fig. 3 s3). It is characteristic that the period in which the reaction force of the support of the right foot, measured using the first measuring means 6, becomes equal to zero from the final value, returns to the final value again and after that becomes equal to 0, is estimated as the expiration of the walking period.

Вышеописанный процесс s1-s3 повторяют перед истечением i-того периода (НЕТ в s3 фиг.3) и до тех пор, пока работа содействующего ходьбе аппарата не закончится.The above process s1-s3 is repeated before the expiration of the i-th period (NO in s3 of FIG. 3) and until the work of the walking assistance apparatus is completed.

Если оценивают, что i-тый период истек (ДА в s3 фиг.3), то первое измерительное средство 6 измеряет внутренний объем w_1(i) работы вокруг каждого сустава в соответствии со следующим уравнением (3) (фиг.3 s4). To есть внутренний объем w_1(i) работы измеряли путем интегрирования абсолютной величины произведения внутреннего крутящего момента T_1(i) вокруг каждого сустава и угловой скорости ω_(i) в течение i-того периода.If it is estimated that the i-th period has expired (YES in s3 of FIG. 3), then the first measuring means 6 measures the internal work volume w _{1 (i)} around each joint in accordance with the following equation (3) (FIG. 3 s4). That is, the internal volume w _{1 (i) of the} work was measured by integrating the absolute product of the internal torque T _{1 (i)} around each joint and the angular velocity ω _(i) during the i-th period.

Кроме того, второе измерительное средство 7 измеряет внешний объем w_2(i) работы вокруг каждого сустава в соответствии со следующим уравнением (4) (фиг.3 s5). To есть внешний объем w_2(i) работы измеряли путем интегрирования абсолютной величины произведения внешнего крутящего момента Т_2(i) вокруг каждого сустава и угловой скорости ω_(i) в течение i-того периода.In addition, the second measuring means 7 measures the external work volume w _{2 (i)} around each joint in accordance with the following equation (4) (Fig. 3 s5). That is, the external volume w _{2 (i) of the} work was measured by integrating the absolute value of the product of the external torque T _{2 (i)} around each joint and the angular velocity ω _(i) during the i-th period.

Следует отметить, что внутренний крутящий момент Т_1(i), внешний крутящий момент T_1(i) и угловая скорость ω_(i) вокруг каждого сустава являются физическими величинами, которые являются функциями времени флуктуирующими (нерегулярно изменяющимися) каждый момент, даже в i-тый период.It should be noted that the internal torque T _{1 (i)} , the external torque T _{1 (i)} and the angular velocity ω _(i) around each joint are physical quantities that are functions of the time fluctuating (irregularly changing) every moment, even at i th period.

Кроме того, средство 8 для определения опорного объема работы определяет опорный объем w_0(i) работы i+первого периода в соответствии со следующим уравнением (5) (фиг.3 s6). Говоря подробно, сначала измеряют флуктуацию общего объема w_1(i)+w_2(i) работы, который является суммой внутреннего объема w_1(i) работы и внешнего объема w_2(i) работы относительно внутреннего объема w₁₍₀₎ работы во время ходьбы по плоской площадке, измеренного предварительно. То есть опорный объем w_o(i+1) работы определяют вычитанием произведения второго коэффициента c₂ (1≥c₂≥0), хранимого в памяти 11, и флуктуации Δw₁ из общего объема w_1(i)+w_2(i) работы. Второй коэффициент с₂ определяет степень флуктуации, компенсируемую посредством сообщаемого внешнего крутящего момента T_2(i+1) в этой флуктуации Δw₁. Например, если второй коэффициент c₂ устанавливают равным 1,0, то внешний крутящий момент T_2(i+1) определяют так, чтобы компенсировать все флуктуации Δw₁, то есть так, чтобы ходьба могла продолжаться благодаря внутреннему объему w₁₍₀₎ работы в состоянии ходьбы по плоской площадке независимо от флуктуации состояния ходьбы. Если второй коэффициент c₂ устанавливают равным 0,5, то внешний крутящий момент T_2(i+1) определяют так, чтобы компенсировать половину флуктуации Δw₁. Следует также указать, что второй коэффициент c₂ может быть также установлен/обновлен на рабочей панели (не показано).In addition, the means 8 for determining the reference work volume determines the reference work volume w _{0 (i) of the} work i + of the first period in accordance with the following equation (5) (FIG. 3 s6). In detail, the fluctuation of the total work volume w _{1 (i)} + w _{2 (i) is} measured first, which is the sum of the internal work volume w _{1 (i)} and the external work volume w _{2 (i)} relative to the internal work volume w _{1 (0)} while walking on a flat ground measured previously. That is, the reference work volume w _{o (i + 1)} is determined by subtracting the product of the second coefficient c ₂ (1≥c ₂ ≥0) stored in memory 11 and the fluctuation Δw ₁ from the total volume w _{1 (i)} + w _{2 (i )} work. The second coefficient c ₂ determines the degree of fluctuation, compensated by the reported external torque T _{2 (i + 1)} in this fluctuation Δw ₁ . For example, if the second coefficient c _{2 is} set equal to 1.0, then the external torque T _{2 (i + 1)} is determined so as to compensate for all fluctuations Δw ₁ , that is, so that walking can continue due to the internal volume w _{1 (0)} work in the state of walking on a flat platform regardless of fluctuations in the state of walking. If the second coefficient c _{2 is} set equal to 0.5, then the external torque T _{2 (i + 1)} is determined so as to compensate for half the fluctuation Δw ₁ . It should also be indicated that the second coefficient c ₂ can also be set / updated on the operation panel (not shown).

Кроме того, средство 9 для определения первого коэффициента определяет требуемое значение c_tg(i+1) первого коэффициента в соответствии со следующим уравнением (6) (фиг.3 s7).In addition, the means 9 for determining the first coefficient determines the desired value c _{tg (i + 1) of the} first coefficient in accordance with the following equation (6) (Fig. 3 s7).

Кроме того, средство для определения первого коэффициента использует коэффициент G усиления (1≥G≥0), хранимого в памяти 11 для определения первого коэффициента с_1(i+1) в соответствии со следующим уравнением (7). Размер коэффициента G усиления определяет скорость, при которой внутренний объем w_1(i+1) работы стремится к опорному объему w_0(i+1) работы. То есть внешний крутящий момент Т_2(i) увеличивается так, чтобы внутренний объем w_1(i) работы быстро стремился к опорному объему w_0(i) работы с увеличением коэффициента G усиления. Следует отметить, что коэффициент G усиления может также быть установлен/обновлен на рабочей панели (не показано).In addition, the means for determining the first coefficient uses the gain factor G (1≥G≥0) stored in the memory 11 to determine the first coefficient with _{1 (i + 1)} in accordance with the following equation (7). The size of the gain coefficient G determines the speed at which the internal work volume w _{1 (i + 1)} tends to the reference work volume w _{0 (i + 1)} . That is, the external torque T _{2 (i)} increases so that the internal work volume w _{1 (i)} quickly tends to the reference work volume w _{0 (i)} with an increase in gain G. It should be noted that the gain G can also be set / updated on the operation panel (not shown).

Если работа содействующего ходьбе аппарата не заканчивается (НЕТ в s9 фиг.3), то первый коэффициент c_1(i) i-того периода обновляется до c_1(i+1) (фиг.3 s11). В отношении i+первого периода следует сказать дополнительно, что первое измерительное средство 6 измеряет внутренний крутящий момент T_1(i+1) (фиг.3 s1). Кроме того, средство 10 для определения внешнего крутящего момента определяет внешний крутящий момент T_2(i+1) как произведение первого коэффициента c_1(i+1) и внутреннего крутящего момента T_1(i+1), как описано выше в следующем уравнении (8) (фиг.3 s2).If the work of the walking assistance apparatus does not end (NO in s9 of FIG. 3), then the first coefficient c _{1 (i) of the} i-th period is updated to c _{1 (i + 1)} (FIG. 3 s11). With respect to i + of the first period, it should be added that the first measuring means 6 measures the internal torque T _{1 (i + 1)} (Fig. 3 s1). In addition, the means 10 for determining the external torque determines the external torque T _{2 (i + 1)} as the product of the first coefficient c _{1 (i + 1)} and the internal torque T _{1 (i + 1)} , as described above in the following equation (8) (Fig. 3 s2).

Кроме того, внешний крутящий момент T_2(i+1), определяемый с помощью средства 10 для определения внешнего крутящего момента, сообщается телу ноги ходока через первый и второй исполнительные механизмы (фиг.3 s2).In addition, the external torque T _{2 (i + 1)} , determined using the means 10 for determining the external torque, is communicated to the body of the legs of the walker through the first and second actuators (Fig. 3 s2).

Далее со ссылкой на фиг.6 будет описан результат эксперимента, касающийся флуктуации внешнего крутящего момента Т₂, сообщаемого коленному суставу ходока с флуктуацией условий ходьбы. На фиг.6 иллюстрируется флуктуация первого коэффициента c₁ в случае, в котором ходок начинает ходьбу на плоской площадке, поднимается по лестнице и спускается по лестнице. Как описано выше, поскольку первый коэффициент c₁ управляет долей внутреннего крутящего момента Т₁ определяемого/сообщаемого как внешний крутящий момент T₂, флуктуация внешнего крутящего момента Т₂ может косвенно захватываться через его флуктуацию. Следует отметить, что в этом эксперименте верхний предел первого коэффициента c₁ устанавливали величиной до 0,25 и второй коэффициент c₂ - величиной до 0,25.Next, with reference to FIG. 6, the result of the experiment will be described regarding fluctuations in the external torque T ₂ communicated to the walker’s knee joint with fluctuation in walking conditions. Figure 6 illustrates the fluctuation of the first coefficient c ₁ in the case in which the walker starts walking on a flat platform, climbs the stairs and descends the stairs. As described above, since the first coefficient c ₁ controls the fraction of the internal torque T ₁ defined / reported as the external torque T ₂ , the fluctuation of the external torque T ₂ can be indirectly captured through its fluctuation. It should be noted that in this experiment, the upper limit of the first coefficient c _{1 was} set to 0.25 and the second coefficient c ₂ to 0.25.

Во время ходьбы по плоской площадке первый коэффициент с₁, начиная от 0, достигает верхнего предела, составляющего 0,25, и после этого постепенно уменьшается, достигая 0 (смотри направленную вниз стрелку на приведенном чертеже). Это указывает на то, что непосредственно после начала ходьбы по плоской площадке большой крутящий момент сообщается коленному суставу для содействия ходоку в ходьбе, причем после этого внешний крутящий момент постепенно уменьшается и ходок идет сам.While walking on a flat platform, the first coefficient from ₁ , starting from 0, reaches the upper limit of 0.25, and then gradually decreases, reaching 0 (see the downward arrow in the drawing). This indicates that immediately after the start of walking on a flat platform, a large torque is communicated to the knee joint to assist the walker in walking, and after this the external torque gradually decreases and the walker goes on its own.

Кроме того, когда ходок поднимается по лестнице, то первый коэффициент c₁ достигает верхнего предела 0,25 от 0 и после этого поддерживается при верхнем пределе по существу все время. Это указывает на то, что хотя ходок поднимается по лестнице, постоянно сообщаемый коленному суставу ходока большой внешний крутящий момент содействует ходоку в ходьбе.In addition, when the walker climbs the stairs, the first coefficient c ₁ reaches the upper limit of 0.25 from 0 and after that is maintained at the upper limit essentially all the time. This indicates that although the walker is climbing the stairs, the large external torque constantly imparted to the walker’s knee joint helps the walker to walk.

Кроме того, когда ходок спускается по лестнице, то первый коэффициент c₁ поднимается до величины, составляющей приблизительно 0,1, от 0, немного уменьшается и постепенно увеличивается до приблизительно 0,15 (смотри направленную вверх стрелку на чертеже). Это указывает на то, что соответствующий внешний крутящий момент при спуске по лестнице сообщается коленному суставу для содействия ходоку в ходьбе.In addition, when the walker descends the stairs, the first coefficient c ₁ rises to a value of approximately 0.1, from 0, decreases slightly and gradually increases to approximately 0.15 (see the upward arrow in the drawing). This indicates that the corresponding external torque when descending the stairs is communicated to the knee joint to assist the walker in walking.

Далее результат моделирования на флуктуации внешнего объема w₂ работы, сообщаемой ходоку в отношении флуктуации условий ходьбы, будет описан со ссылкой на фиг.7 и 8. На фиг.7 и 8 ордината указывает общий объем работы, требуемый для ходьбы, а абсцисса показывает период ходьбы ходока. Объем работы стандартизирован посредством общего объема работы (пунктирная линия) во время ходьбы по плоской площадке. Кроме того, на фиг.7 флуктуация общего объема работы на основе объема при времени ходьбы по плоской площадке показана наклонными линиями, а на фиг.8 наклонными линиями показана флуктуация внешнего объема работы.Next, the simulation result on fluctuations in the external volume w _{2 of} work reported to the walker regarding fluctuations in walking conditions will be described with reference to Figs. 7 and 8. In Figs. 7 and 8, the ordinate indicates the total amount of work required for walking, and the abscissa shows the period walker walk. The scope of work is standardized by the total scope of work (dashed line) while walking on a flat ground. In addition, in FIG. 7, the fluctuation of the total workload based on the volume when walking on a flat platform is shown by inclined lines, and FIG. 8 by inclined lines shows the fluctuation of the external work volume.

Как показано на фиг.7, предполагается, что общий объем работы увеличивается до 1,0 в первый-четвертый периоды, до 1,5 от 1,0 в пятый период, до 1,5 в шестой-одиннадцатый периоды и до 2,0 от 1,5 в двенадцатый период. Объем поддерживается при 2,0 в тринадцатый-семнадцатый периоды, уменьшается до 1,5 от 2,0 в восемнадцатый период, поддерживается при 1,5 в девятнадцатый - двадцать первый периоды, уменьшается до 1,0 от 1,5 в двадцать втором периоде и поддерживается при 1,0 в двадцать третьем периоде и после него. Увеличение общего объема работы следует, например, после перехода к ходьбе вверх по наклону или вверх по лестнице от ходьбы по плоской площадке, а уменьшение общего объема работы следует, например, после перехода к ходьбе по плоской площадке от ходьбы вверх по наклону или вверх по лестнице.As shown in Fig.7, it is assumed that the total amount of work increases to 1.0 in the first to fourth periods, to 1.5 from 1.0 in the fifth period, to 1.5 in the sixth to eleventh periods and to 2.0 from 1.5 in the twelfth period. The volume is maintained at 2.0 in the thirteenth to seventeenth periods, decreases to 1.5 from 2.0 in the eighteenth period, is maintained at 1.5 in the nineteenth - twenty-first periods, decreases to 1.0 from 1.5 in the twenty-second period and maintained at 1.0 in the twenty-third period and after it. An increase in the total amount of work follows, for example, after moving to walking uphill or up the stairs from walking on a flat platform, and a decrease in the total amount of work follows, for example, after moving to walking on a flat ground from walking uphill or up the stairs .

Результаты моделирования флуктуации внутреннего и внешнего объемов работы иллюстрируются на фиг.8(а), 8(b), 8(с) и 8(d) в случае, где предполагается, что комбинации второго коэффициента c₂ и коэффициента G усиления составляют (1,0; 0,6), (0,5; 0,6), (1,0; 1,0) и (0,5; 1,0) соответственно.The results of modeling fluctuations in the internal and external volumes of work are illustrated in Figs. 8 (a), 8 (b), 8 (c) and 8 (d) in the case where it is assumed that the combinations of the second coefficient c ₂ and gain G are (1 , 0; 0.6), (0.5; 0.6), (1.0; 1.0) and (0.5; 1.0), respectively.

Как следует из фиг.8(а) и фиг.8(с), если второй коэффициент c₂ равен 1,0, то внешний крутящий момент и дополнительный внешний объем работы (заштрихованные участки фиг.8(а) и фиг.8(с)) сообщались так, чтобы компенсировать всю флуктуацию (заштрихованные участки фиг.7) общего объема работы на основе объема в состоянии ходьбы по плоской площадке. Как следует из фиг.8(b) и фиг.8(d), если второй коэффициент c₂ равен 0,5, то внешний крутящий момент и дополнительный внешний объем работы (заштрихованные участки фиг.8(b) и фиг.8(d)) сообщались так, чтобы компенсировать половину флуктуации (заштрихованные участки фиг.7).As follows from Fig. 8 (a) and Fig. 8 (c), if the second coefficient c ₂ is 1.0, then the external torque and the additional external amount of work (shaded sections of Fig. 8 (a) and Fig. 8 ( c)) were reported in such a way as to compensate for all fluctuation (shaded sections of Fig. 7) of the total amount of work based on the amount of walking in a flat area. As follows from Fig. 8 (b) and Fig. 8 (d), if the second coefficient c ₂ is 0.5, then the external torque and the additional external amount of work (shaded sections of Fig. 8 (b) and Fig. 8 ( d)) were reported so as to compensate for half the fluctuation (shaded areas of Fig.7).

Кроме того, при сравнении фиг.8(а) и фиг.8(с) или фиг.8(b) и фиг.8(d) очевидно, что если коэффициент G усиления велик, то внешний крутящий момент, сообщаемый вокруг сустава, и дополнительный внешний объем работы (заштрихованные участки фиг.8(а)-фиг.8(d)) быстро флуктуируют (заштрихованные участки фиг.7). Также очевидно, что в том случае, если коэффициент G усиления мал, то внешний объем работы, сообщаемый вокруг сустава (заштрихованные участки фиг.8(а)-фиг.8(d) медленно флуктуирует в соответствии с флуктуацией (заштрихованные участки фиг.7). То есть, как описано выше со ссылкой на фиг.2, внешний объем работы (убеленный участок) w₂ постепенно увеличивается во время ходьбы вверх по лестнице. Однако в том случае, если коэффициент G усиления увеличивается, то скорость смещения на фиг.2 к (2) из (1), (3) из (2), (4) из (3) увеличивается. Чем меньше коэффициент G усиления, тем меньше скорость.In addition, when comparing Fig. 8 (a) and Fig. 8 (c) or Fig. 8 (b) and Fig. 8 (d), it is obvious that if the gain G is large, then the external torque communicated around the joint, and an additional external amount of work (shaded sections of Fig. 8 (a) -Fig. 8 (d)) fluctuate rapidly (shaded sections of Fig. 7). It is also obvious that if the gain G is small, then the external amount of work communicated around the joint (shaded sections of Fig. 8 (a) -Fig. 8 (d) slowly fluctuates in accordance with the fluctuation (shaded sections of Fig. 7 That is, as described above with reference to Fig. 2, the external work volume (whitewashed area) w ₂ gradually increases while walking up the stairs. However, if the gain coefficient G increases, then the displacement speed in Fig. 2 to (2) from (1), (3) from (2), (4) from (3) increases.The smaller the coefficient G, the force Niya, the lower the speed.

В соответствии с содействующим ходьбе аппаратом, соответствующим настоящему изобретению, внешний крутящий момент T₂ вокруг сустава сообщают телу ноги так, чтобы внешний объем w₁ работы вокруг сустава ходока тела ноги согласовывался с опорным объемом w₀ работы. Таким образом, когда ходок переходит к ходьбе по лестнице от ходьбы по плоской площадке и аналогичной плоскости, условия ходьбы флуктуируют и объем работы тела ноги, требуемый для ходьбы, превышает опорный объем w₀ работы, внешний крутящий момент Т₂ прикладывается к телам ноги или аналогичным элементам так, чтобы содействовать избытку. Кроме того, независимо от флуктуации условий ходьбы, ходьба становится возможной благодаря внутреннему крутящему моменту T₁, прикладываемому в соответствии с опорным объемом w₀ работы в теле ноги.According to the walking assistance apparatus of the present invention, the external torque T ₂ around the joint is communicated to the leg body so that the external work volume w ₁ around the joint of the leg body walker is consistent with the reference work volume w ₀ . Thus, when the walker proceeds to walk the stairs from walking on a flat platform and a similar plane, the walking conditions fluctuate and the amount of work of the leg body required for walking exceeds the reference volume w _{0 of} work, an external torque T _{2 is} applied to the leg bodies or the like elements so as to promote excess. In addition, regardless of fluctuations in the walking conditions, walking becomes possible due to the internal torque T ₁ applied in accordance with the reference work volume w ₀ in the leg body.

Кроме того, внешний крутящий момент Т₂, сообщаемый телу ноги, определяется на основе первого коэффициента c₁ и дополнительного внешнего объема w₂ работы, сообщаемого телу ноги (смотри вышеприведенные уравнения (6)-(8)), и опорный объем w₀ работы, который является базовым в определении, определяется на основе внутреннего объема w₁ работы тела ноги (смотри вышеприведенное уравнение (5)). Таким образом, соответствующий внешний крутящий момент Т₂ может быть сообщен телу ноги в соответствии с балансом внутреннего объема w₁ работы и внешнего объема w₂ работы тела ноги.In addition, the external torque T ₂ communicated to the leg body is determined based on the first coefficient c ₁ and the additional external work volume w ₂ communicated to the leg body (see equations (6) - (8) above) and the reference work volume w ₀ , which is basic in the definition, is determined on the basis of the internal volume w _{1 of the} work of the leg body (see equation (5) above). Thus, the corresponding external torque T ₂ can be communicated to the leg body in accordance with the balance of the inner work volume w ₁ and the outer work volume w ₂ of the leg body.

Кроме того, если коэффициент G усиления увеличивается, то скорость стремления первого коэффициента c₁ к требуемому значению c_TG может увеличиваться. Кроме того, если объем работы, требуемый для ходьбы, превышает опорный объем w₀ работы благодаря флуктуации условий ходьбы, то внешний крутящий момент Т₂ может быть приложен к телу ноги так, чтобы быстро устранить избыток (смотри фиг.8(с), фиг.8(d)). С другой стороны, если коэффициент G усиления уменьшается, то скорость стремления первого коэффициента c₁ к требуемому значению c_tg, может уменьшиться. Кроме того, если объем работы, требуемый для ходьбы, превышает опорный объем w₀ работы благодаря флуктуации условий ходьбы, то внешний крутящий момент T₂ может быть сообщен телу ноги так, чтобы медленно исключить избыток (смотри фиг.8(а) и фиг.8(b)).In addition, if the gain G increases, then the rate of aspiration of the first coefficient c ₁ to the desired value c _TG may increase. In addition, if the amount of work required for walking exceeds the reference volume w _{0 of} work due to fluctuations in walking conditions, then an external torque T ₂ can be applied to the body of the leg so as to quickly eliminate the excess (see Fig. 8 (c), Fig. .8 (d)). On the other hand, if the gain coefficient G decreases, then the rate of aspiration of the first coefficient c ₁ to the desired value c _tg may decrease. In addition, if the amount of work required for walking exceeds the reference volume w _{0 of} work due to fluctuations in walking conditions, then the external torque T ₂ can be communicated to the leg body so as to slowly eliminate the excess (see FIG. 8 (a) and FIG. 8 (b)).

Кроме того, для флуктуации общего объема работы, требуемого для ходьбы, по отношению к опорному объему w₀ работы флуктуация, подлежащая компенсированию посредством внешнего крутящего момента Т₂, определяется размером второго коэффициента c₂. То есть если второй коэффициент C₂ устанавливают большим, то степень флуктуации, подлежащая компенсации посредством внешнего крутящего момента Т₂ во флуктуациях, может быть увеличена (смотри фиг.8(а) и фиг.8(с)). С другой стороны, если второй коэффициент c₂ устанавливают небольшим, то степень флуктуации, подлежащая компенсации посредством внешнего крутящего момента Т₂ во флуктуациях, может быть уменьшена (смотри фиг.8(b) и фиг.8(d)).In addition, for fluctuations in the total amount of work required for walking with respect to the reference work volume w ₀ , the fluctuation to be compensated by the external torque T ₂ is determined by the size of the second coefficient c ₂ . That is, if the second coefficient C _{2 is} set large, then the degree of fluctuation to be compensated by the external torque T ₂ in fluctuations can be increased (see Fig. 8 (a) and Fig. 8 (c)). On the other hand, if the second coefficient c _{2 is} set small, then the degree of fluctuation to be compensated by the external torque T ₂ in fluctuations can be reduced (see Fig. 8 (b) and Fig. 8 (d)).

Следует отметить, что в этом варианте осуществления настоящего изобретения внешний крутящий момент сообщают телу ноги ходока вокруг тазобедренных и коленных суставов, но в другом варианте осуществления внешний крутящий момент также может быть сообщен телу ноги вокруг сустава стопы и внешний крутящий момент руки (от кисти до плеча) также может быть сообщен вокруг сустава соединения кисти, локтевого сустава или плечевого сустава. То есть в варианте осуществления настоящего изобретения "связное тело", составляющее объект, которому сообщается крутящий момент, включает в себя талию и бедро ходока, соединенные через посредство тазобедренных суставов, и бедро и голень, соединенные через посредство коленных суставов, но в другом варианте осуществления "связным телом" может быть также голень и стопа, соединенные через посредство суставов стопы.It should be noted that in this embodiment of the present invention, the external torque is imparted to the body of the leg of the walker around the hip and knee joints, but in another embodiment, the external torque can also be communicated to the body of the leg around the joint of the foot and the external torque of the arm (from the hand to the shoulder) ) can also be communicated around the joint of the junction of the hand, elbow, or shoulder joint. That is, in an embodiment of the present invention, the “connected body” constituting the object to which the torque is communicated includes the waist and thigh of the walker connected through the hip joints, and the hip and lower leg connected through the knee joints, but in another embodiment the “connected body” can also be the lower leg and foot, connected through the joints of the foot.

Кроме того, в представленном варианте осуществления настоящего изобретения внешний крутящий момент вокруг сустава сообщали телу ноги так, чтобы содействовать движению человека, но в другом варианте осуществления внешний крутящий момент вокруг сустава может быть также сообщен телу ноги так, чтобы содействовать движениям животных, например, кошек и собак. Это означает, что система сообщения крутящего момента, соответствующая настоящему изобретению, может быть применима не только для медицинского ухода за людьми, но и для благотворительности и в спортивных областях или в аналогичных случаях применения, а также в области ветеринарной медицины.In addition, in the present embodiment, the external torque around the joint was communicated to the leg body so as to facilitate human movement, but in another embodiment, the external torque around the joint could also be communicated to the leg body so as to facilitate the movements of animals, such as cats and dogs. This means that the torque communication system according to the present invention can be applicable not only to medical care for people, but also to charity and in sports fields or in similar applications, as well as in the field of veterinary medicine.

Кроме того, в представленном варианте осуществления настоящего изобретения внешний крутящий момент сообщают телам левой/правой ноги, но в другом варианте осуществления внешний крутящий момент может быть приложен только к телу одной левой или правой ноги.In addition, in the present embodiment, the external torque is imparted to the bodies of the left / right leg, but in another embodiment, the external torque can be applied only to the body of one left or right leg.

В представленном варианте осуществления настоящего изобретения внешний крутящий момент Т₂ сообщали так, чтобы содействовать ходоку в ходьбе, но в другом варианте осуществления внешний крутящий момент T₂ может быть также сообщен в направлении, обратном направлению, в котором ходок должен двигаться. В соответствии с другим вариантом осуществления, если средство 9 для определения первого коэффициента определяет, что первый коэффициент c₁ является отрицательным, то знак внешнего крутящего момента T₂ отличается от знака внутреннего крутящего момента T₁ (смотри вышеприведенное уравнение (8)). Кроме того, если ходок пытается двигаться против сообщаемого внешнего крутящего момента T₂, то мускульная сила ходока может увеличиваться. То есть систему сообщения крутящего момента, соответствующую настоящему изобретению, используют в качестве тренировочного устройства для увеличения мускульных сил атлетов или аналогичных качеств.In the present embodiment, the external torque T _{2 was} reported so as to assist the walker in walking, but in another embodiment, the external torque T ₂ could also be communicated in the direction opposite to the direction in which the walker should move. According to another embodiment, if the means 9 for determining the first coefficient determines that the first coefficient c ₁ is negative, then the sign of the external torque T ₂ is different from the sign of the internal torque T ₁ (see equation (8) above). In addition, if the walker tries to move against the reported external torque T ₂ , then the muscular strength of the walker may increase. That is, the torque communication system of the present invention is used as a training device to increase the muscular strength of athletes or similar qualities.

В представленном варианте осуществления настоящего изобретения блок 3 управления расположен в ранце 5 содействующего ходьбе аппарата, но в других вариантах осуществления блок 3 управления отделен от содействующего ходьбе аппарата. Посредством сигналов приема/передачи между этими двумя частями, из которых первая часть является блоком 3 управления, а вторая - содействующим ходьбе аппаратом, может измеряться внутренний крутящий момент T₁ в блоке 3 управления, может определяться внешний крутящий момент Т₂, или могут также даваться рабочие команды первому и второму исполнительным механизмам 1, 2.In the present embodiment, the control unit 3 is located in the backpack 5 of the walking assistance apparatus, but in other embodiments, the control unit 3 is separated from the walking assistance apparatus. By transmitting / receiving signals between the two parts, of which the first part is the control unit 3 and the second part is the walking assistance device, the internal torque T ₁ in the control unit 3 can be measured, the external torque T ₂ can be determined, or can also be given working teams to the first and second actuators 1, 2.

Кроме того, средство 9 для определения первого коэффициента может определять нижний предел первого коэффициента c₁ как равный нулю, если общий объем работы как сумма внутреннего объема w₁ работы, измеряемого первым измерительным средством 6, и внешнего объема w₂ работы, измеряемого вторым измерительным средством 7, равен опорному объему w₀ работы или менее опорного объема w₀ работы, определяемому средством 8 для определения опорного объема работы. В соответствии с этим, если общий объем w₁+w₂ работы тела ноги уменьшается до значения, находящегося ниже опорного объема w₀ работы, то может быть предотвращена ситуация, в которой первый коэффициент с₁ определен как отрицательный и телу ноги сообщается отрицательный внешний крутящий момент Т₂.In addition, the means 9 for determining the first coefficient can determine the lower limit of the first coefficient c ₁ as equal to zero if the total amount of work as the sum of the internal volume w _{1 of the} work measured by the first measuring means 6 and the external volume w _{2 of the} work measured by the second measuring means 7 is equal to the reference work volume w ₀ or less than the reference work volume w ₀ determined by means 8 for determining the reference work volume. Accordingly, if the total work volume w ₁ + w ₂ of the foot body is reduced to a value below the reference work volume w ₀ , a situation can be prevented in which the first coefficient c _{1 is} determined to be negative and a negative external torque is communicated to the foot body moment T ₂ .

Кроме того, средство 9 для определения первого коэффициента может также определять верхний предел первого коэффициента c₁, если общий объем w₁+w₂ работы тела ноги равен или превышает заданный объем (0, 1,5 w₀; 2,5 w₀;... и так далее) равный или превышающий опорный объем w₀, определяемый средством 8 для определения опорного объема работы. В соответствии с этим, если общий объем w₁+w₂ работы тела ноги увеличивается, чтобы сильно превышать опорный объем w₀ работы, то может быть предотвращена ситуация, в которой первый коэффициент c₁ определен чрезмерно большим и телу ноги сообщается чрезмерно большой внешний крутящий момент Т₂.In addition, the means 9 for determining the first coefficient can also determine the upper limit of the first coefficient c ₁ if the total volume w ₁ + w _{2 of the} work of the leg body is equal to or exceeds a predetermined volume (0, 1.5 w ₀ ; 2.5 w ₀ ; ... and so on) equal to or greater than the reference volume w ₀ determined by means 8 for determining the reference volume of work. Accordingly, if the total work volume w ₁ + w ₂ of the foot body increases to greatly exceed the reference work volume w ₀ , then a situation in which the first coefficient c _{1 is} determined to be excessively large and an excessively large external torque is communicated to the leg body can be prevented. moment T ₂ .

В представленном варианте осуществления настоящего изобретения произведение внутреннего крутящего момента T₁ и угловой скорости ω₁ и произведение внешнего крутящего момента T₂ и угловой скорости ω₂ интегрируют по времени за период ходьбы ходока, а внутренний объем w₁ работы и внешний объем w₂ работы измеряют на основе интегрального времени (смотри вышеприведенные уравнения (3), (4) и фиг.3 s3-s5), но в другом варианте осуществления интегральное время может быть также единичным временем и может быть другим временем, например, временем, требуемым для ходока, чтобы переместиться на единичное расстояние.In the present embodiment, the product of the internal torque T ₁ and the angular velocity ω ₁ and the product of the external torque T ₂ and the angular velocity ω _{2 are} integrated over time over the walker’s walking period, and the internal work volume w ₁ and the external work volume w ₂ are measured based on integral time (see the above equations (3), (4) and FIG. 3 s3-s5), but in another embodiment, the integral time may also be a unit time and may be a different time, for example, the time required for the walker to move a unit distance.

В представленном варианте осуществления настоящего изобретения внутренний крутящий момент T₁ и внутренний объем w₁ работы коленного и тазобедренного суставов измеряли на основе силы реакции опоры на тело ноги в соответствии с обратной кинетической моделью (смотри фиг.5, уравнения (2а)-(2с)), а в другом варианте осуществления внутренний крутящий момент T₁ и внутренний объем w₁ работы каждого сустава может быть также измерен с помощью аппарата для анализа трехмерного движения. То есть движение тела ноги фотографируют в направлениях xyz, подвергают анализу изображение, показывающее угол сгиба каждого сустава при угловой скорости ω₁ и на основе результата этого анализа может быть измерен внутренний крутящий момент Т₁ или внутренний объем w₁ работы каждого сустава.In the presented embodiment of the present invention, the internal torque T ₁ and the internal work volume w ₁ of the knee and hip joints were measured based on the reaction force of the support on the leg body in accordance with the inverse kinetic model (see Fig. 5, equations (2a) to (2c) ), and in another embodiment, the internal torque T ₁ and the internal work volume w ₁ of each joint can also be measured using a three-dimensional motion analysis apparatus. That is, the movement of the body of the legs is photographed in the xyz directions, the image showing the bend angle of each joint at an angular velocity ω ₁ is analyzed, and the internal torque T ₁ or the internal work volume w ₁ of each joint can be measured based on the result of this analysis.

В представленном варианте осуществления настоящего изобретения сила реакции опоры на тело ноги пользователя измеряли на основе измеренных значений датчиков углов и аналогичных средств (смотри фиг.4, уравнения (1а)-(1d)), но в другом варианте осуществления датчик силы реакции опоры расположен на ботинках ходока, и в соответствии с этим сила реакции опоры может быть измерена непосредственно.In the present embodiment, the reaction force of the support to the user's leg body was measured based on the measured values of the angle sensors and similar means (see FIG. 4, equations (1a) to (1d)), but in another embodiment, the support reaction force sensor is located on walker shoes, and in accordance with this, the reaction force of the support can be measured directly.

В представленном варианте осуществления настоящего изобретения измеряют внутренний крутящий момент T₁ и (внутреннюю) угловую скорость ω вокруг сустава, а абсолютную величину произведения обоих этих параметров интегрируют по времени для измерения внутреннего объема w₁ работы вокруг сустава (смотри уравнение (3)). В другом варианте осуществления измеряют усилие и скорость мышечного сокращения, связанного с суставом ходока, а внутренний объем w₁ работы вокруг сустава также может быть измерен на основе произведения обоих параметров. В альтернативном варианте измеряют угол правого/левого бедер, голени и так далее в вертикальном направлении или расстояние движения ступней, а таблицу данных соотношения измеренного значения и внутреннего объема w₁ работы хранят/содержат с помощью памяти 11, и измеренное значение и таблица данных могут быть использованы для измерения внутреннего объема w₁ работы.In the present embodiment, the internal torque T ₁ and the (internal) angular velocity ω around the joint are measured, and the absolute product of both of these parameters is integrated over time to measure the internal work volume w ₁ around the joint (see equation (3)). In another embodiment, the effort and speed of muscle contraction associated with the joint of the walker is measured, and the internal work volume w ₁ around the joint can also be measured based on the product of both parameters. Alternatively, measure the angle of the right / left thighs, lower leg, and so on in the vertical direction or the distance of movement of the feet, and the data table of the ratio of the measured value and the internal volume w _{1 of the} work is stored / contained using memory 11, and the measured value and the data table can be used to measure the internal volume w ₁ work.

В представленном варианте осуществления настоящего изобретения измеряют внешний крутящий момент Т₂ и (внешнюю) угловую скорость ω вокруг сустава, абсолютную величину произведения обоих параметров интегрируют по времени и в соответствии с этим измеряют внешний объем w₂ работы вокруг сустава (смотри уравнение (4)). Однако в другом варианте осуществления измеряют потребление мощности соответствующих исполнительных механизмов 1, 2, и также на основе потребления мощности может быть измерен внешний объем w₂ работы. Если исполнительные механизмы 1, 2 являются гидравлическими исполнительными механизмами, то измеряют флуктуацию гидравлического давления, а затем на основе интегрального времени флуктуации гидравлического давления может быть также измерен внешний объем w₂ работы.In the present embodiment, the external torque T ₂ and the (external) angular velocity ω around the joint are measured, the absolute value of the product of both parameters is integrated over time, and the external work volume w ₂ around the joint is measured accordingly (see equation (4)) . However, in another embodiment, the power consumption of the respective actuators 1, 2 is measured, and also the external work volume w ₂ can be measured based on the power consumption. If the actuators 1, 2 are hydraulic actuators, then the hydraulic pressure fluctuation is measured, and then, based on the integral time of the hydraulic pressure fluctuation, the external work volume w ₂ can also be measured.

В этой заявке будет описан еще другой вариант осуществления настоящего изобретения. Рассматривается произведение внешнего крутящего момента Т₂ вокруг сустава ходока и угловой скорости ω вокруг него в случае, где ходок идет вверх по лестнице. Предполагается, что направление сгибания коленей является "отрицательным", а направление растяжения положительным.In this application, another embodiment of the present invention will be described. We consider the product of the external torque T ₂ around the joint of the walker and the angular velocity ω around it in the case where the walker goes up the stairs. It is assumed that the direction of bending of the knees is “negative”, and the direction of extension is positive.

Когда шагнувшая правая ступня ходока входит в контактное взаимодействие с более верхней ступенькой лестницы, правое колено сгибается. Затем, когда ходок отрывает левую ступню от более нижней ступеньки лестницы для того, чтобы подниматься вверх по лестнице, генерируется "положительный" внутренний крутящий момент T₁, так что правое колено разгибается из согнутого состояния для подъема тела ходока. Кроме того, исполнительный механизм 2 (смотри фиг.1), прикрепленный к правому колену, сообщает "положительный" внешний крутящий момент Т₂ для того, чтобы содействовать правому колену в разгибании. Однако непосредственно после того, как ходок отрывает левую стопу от более нижней ступеньки лестницы, правое колено немного сгибается под массой тела ходока и угловая скорость ω становится "отрицательной". Таким образом, оба произведения, как произведение внутреннего крутящего момента T₁ и угловой скорости ω, так и произведение внешнего крутящего момента Т₂ и угловой скорости ω становятся "отрицательными".When the stepped right foot of the walker comes into contact with the upper step of the ladder, the right knee bends. Then, when the walker lifts the left foot from the lower step of the ladder in order to climb up the ladder, a “positive” internal torque T _{1 is} generated, so that the right knee extends from the bent state to lift the body of the walker. In addition, the actuator 2 (see FIG. 1), attached to the right knee, reports a “positive” external torque T ₂ in order to assist the right knee in extension. However, immediately after the walker tears off the left foot from the lower step of the ladder, the right knee bends slightly under the body mass of the walker and the angular velocity ω becomes “negative”. Thus, both products, both the product of the internal torque T ₁ and the angular velocity ω, and the product of the external torque T ₂ and the angular velocity ω become “negative”.

Затем после истечения некоторого количества времени с того момента, когда ходок оторвал левую ступню, правое колено ходока постепенно разгибается из согнутого состояния благодаря "положительному" внутреннему крутящему моменту T₁ и внешнему крутящему моменту Т₂, и угловая скорость ω становится "положительной". Таким образом, оба произведения, как произведение внутреннего крутящего момента T₁ и угловой скорости ω, так и произведение внешнего крутящего момента Т₂ и угловой скорости о становятся "положительными".Then, after a certain amount of time has elapsed since the walker tore off the left foot, the right knee of the walker gradually unbends due to the “positive” internal torque T ₁ and external torque T ₂ , and the angular velocity ω becomes “positive”. Thus, both products, both the product of the internal torque T ₁ and the angular velocity ω, and the product of the external torque T ₂ and the angular velocity o become “positive”.

Как следует из сказанного выше, могут иметь место случаи, когда произведение крутящего момента и угловой скорости иногда в зависимости от условий ходьбы становятся "положительными" или "отрицательными" даже в одном периоде ходьбы.As follows from the above, there may be cases when the product of torque and angular velocity sometimes depending on walking conditions become “positive” or “negative” even in one walking period.

Для манипулирования такими ситуациями в другом варианте осуществления первое измерительное средство 6 и второе измерительное средство 7 измеряют интегрированные части w_1(i) ⁺, w_2(i) ⁺ с положительным произведением внутреннего и внешнего объемов w_1(i), w_2(i) работы в соответствии со следующими уравнениями (9)-(12) и интегрированные части w_1(i) ^-, w_2(i) ^- с их отрицательным произведением в разделенном виде.To handle such situations, in another embodiment, the first measuring means 6 and the second measuring means 7 measure the integrated parts w _{1 (i)} ⁺ , w _{2 (i)} ⁺ with a positive product of the internal and external volumes w _{1 (i)} , w _{2 (i )} work in accordance with the following equations (9) - (12) and the integrated parts w _{1 (i)} ^- , w _{2 (i)} ^- with their negative product in a divided form.

f⁺(х)≅х(если х≥0),f ⁺ (x) ≅ x (if x≥0),

0 (если х<0)...(11)0 (if x <0) ... (11)

f^-(x)≅0(если х≥0),f ^- (x) ≅0 (if x≥0),

-х (если х<0)...(12).x (if x <0) ... (12).

Дополнительно средство 9 для определения первого коэффициента определяет различные первые коэффициенты с_1(i+1) ⁺, c_1(i+1) ^- на основе w_1(i) ⁺ и w_2(i) ⁺, дополнительно w_1(i) ^- и w_2(i) ^- (смотри уравнение (7)).Additionally, means 9 for determining a first coefficient defines different first coefficients c _{1 (i + 1)} ^+, c _{1 (i + 1)} ^- on the basis of w _{1 (i)} ⁺ and w _{2 (i)} ^+, additionally w _{1 (i)} ^- and w _{2 (i)} ^- (see equation (7)).

Кроме того, средство 10 для определения внешнего крутящего момента определяет внешний крутящий момент T_2(i+1) на основе первого коэффициента c_1(i+1) ⁺, определенного в соответствии с "положительным" произведением в i-том периоде, когда произведение внутреннего крутящего момента T_1(i+1) и угловой скорости ω_(i+1) является "положительным" в i+первом периоде (смотри уравнение (8)). С другой стороны, внешний крутящий момент T_2(i+1) определяют на основе первого коэффициента c_1(i+1), определенного в соответствии с "отрицательным" произведением в i-том периоде, когда произведение является "отрицательным" (так же, как выше).In addition, the means 10 for determining the external torque determines the external torque T _{2 (i + 1)} based on the first coefficient c _{1 (i + 1)} ⁺ determined in accordance with the “positive” product in the i-th period when the product internal torque T _{1 (i + 1)} and angular velocity ω _{(i + 1)} is “positive” in i + the first period (see equation (8)). On the other hand, the external torque T _{2 (i + 1)} is determined based on the first coefficient c _{1 (i + 1)} determined in accordance with the “negative” product in the i-th period when the product is “negative” (also as above).

Таким образом, при условиях ходьбы, сходных с прошлыми условиями ходьбы, существующий внешний крутящий момент Т₂ может быть определен/сообщен на основе первого коэффициента c₁, определенного прежде в соответствии с прошлыми условиями ходьбы.Thus, under walking conditions similar to past walking conditions, the existing external torque T ₂ can be determined / communicated based on a first coefficient c ₁ previously determined in accordance with past walking conditions.

Кроме того, в другом варианте осуществления первый коэффициент с₁ и дополнительный внешний крутящий момент Т₂ определяли в зависимости от того, является ли произведение внутреннего крутящего момента T₁ и угловой скорости ω положительным/отрицательным, но в еще другом варианте осуществления первый коэффициент c₁ также может быть определен в соответствии с тремя или более сегментами произведения. Например, первый коэффициент c₁ может также быть определен, когда произведение равно менее -2, не менее -2 и менее +1, или +1, или более на произвольную единицу.In addition, in another embodiment, the first coefficient c ₁ and the additional external torque T _{2 were} determined depending on whether the product of the internal torque T ₁ and the angular velocity ω is positive / negative, but in another embodiment, the first coefficient c ₁ can also be defined according to three or more segments of a work. For example, the first coefficient c ₁ can also be determined when the product is less than -2, not less than -2 and less than +1, or +1, or more by an arbitrary unit.

Claims

1. A system for communicating torque around a joint relative to a connected body rotatably connected by a joint, comprising

the first measuring tool for measuring the internal volume of work around a joint generated from a connected body;

a second measuring tool for measuring the external amount of work around the joint communicated to the connected body;

means for determining a reference work volume based on an internal work volume of a connected body measured by a first measuring means;

means for determining an external torque communicated to the connected body to reduce the difference between the internal work volume of the connected body measured by the first measuring means and the reference work volume determined by means for determining the reference work volume based on the external work volume measured by second measuring means, and

external torque communication means for communicating external torque to a connected body determined by means for determining torque.

2. The torque communication system according to claim 1, further comprising

means for determining a first coefficient determining the ratio of the external work volume communicated to the connected body to the internal work volume of the connected body as a desired value in the case in which the difference from the reference work volume determined by the means for determining the reference work volume is zero, and for sequentially determining the first coefficient so that the coefficient tends to the desired value over time,

moreover, the first measuring tool measures the internal torque around the joint of the connected body,

means for determining the external torque calculates the product of the internal torque of the connected body measured by the first measuring means and the first coefficient determined by means for determining the first coefficient, and

the result of the calculation is defined as the external torque communicated to the connected body.

3. The torque reporting system according to claim 2, wherein the means for determining the first coefficient determines an upper limit or lower limit of the first coefficient based on an internal amount of work measured by the first measuring means or an external amount of work measured by the second measuring means .

4. The torque communication system according to claim 2, in which the means for determining the first coefficient determines the lower limit of the first coefficient as zero if the total workload, which is the sum of the internal workload determined by the first measuring tool, and the external workload , measured using the second measuring means, not more than the reference volume of work, determined using means for determining the reference volume of work.

5. The torque communication system according to claim 2, in which the means for determining the first coefficient determines the upper limit of the first coefficient if the total amount of work, which is the sum of the internal amount of work determined by the first measuring means, and the external amount of work, measured with using a second measuring tool, not less than a predetermined volume, which is not less than a reference work volume determined by means for determining a reference work volume.

6. The torque communication system according to claim 2, in which the first measuring means measures the product of the internal torque of the connected body around the joint and its angular velocity,

means for determining the first coefficient segments and determines the first coefficient in accordance with the segment of the product measured using the first measuring means, and

means for determining the external torque uses a first coefficient pre-determined based on the internal volume of work in accordance with the past segment of the product using means for determining the first coefficient for determining the external torque when the segment of the product measured by the first measuring means is consistent with the past a segment of the product, previously measured using the first measuring means.

7. The torque communication system according to claim 6, in which the means for determining the first coefficient segments and determines the first coefficient depending on whether the product of the internal torque of the connected body around the joint, measured using the first measuring means, and the angular velocity are positive or negative.

8. The torque communication system according to claim 1, further comprising

the result of the calculation is defined as the external torque communicated to the connected body,

moreover, the connected body is the body of the foot of the walker, which includes the hip joint, knee joint and foot joint.

9. The torque reporting system of claim 8, wherein the means for determining the first coefficient determines an upper limit or lower limit of the first coefficient based on an internal amount of work measured by the first measuring means or an external amount of work measured by the second measuring means .

10. The torque reporting system of claim 8, wherein the means for determining the first coefficient determines the lower limit of the first coefficient as zero if the total amount of work, which is the sum of the internal amount of work determined by the first measuring means, and the external amount of work , measured using the second measuring means, not more than the reference volume of work, determined using means for determining the reference volume of work.

11. The torque communication system of claim 8, in which the means for determining the first coefficient determines the upper limit of the first coefficient if the total amount of work, which is the sum of the internal amount of work determined using the first measuring means, and the external amount of work measured with using a second measuring tool, not less than a predetermined volume, which is not less than a reference work volume determined by means for determining a reference work volume.

12. The torque communication system of claim 8, in which the first measuring means measures the product of the internal torque of the connected body around the joint and its angular velocity,

13. The torque communication system of claim 12, wherein the means for determining the first coefficient segments and determines the first coefficient depending on whether the product of the internal torque of the connected body around the joint, measured with the first measuring means, and the angular velocity are positive or negative.

14. The torque communication system according to any one of claims 1 to 13, in which the means for determining the reference amount of work calculates the total amount of work, which is the sum of the internal amount of work, measured using the first measuring means, and the external amount of work, measured using second measuring means

moreover, the product of the difference between the total workload and the internal workload of the connected body in the unloaded state, measured using the first measuring tool, and the second coefficient relating to the external torque is assumed, assuming that the difference between the internal workload of the connected body and the reference work volume is zero , and

the difference between the total amount of work and the product is calculated to determine the result of calculating the reference amount of work.

15. The torque communication system according to any one of claims 1 to 13, in which the first and second measuring means consider the period of motion of the connected body as the integration time for measuring internal and external volumes of work.

16. The torque communication system according to any one of claims 1 to 13, in which the first measuring means measures the reaction force that acts on one joint of the connected body, measures the total torque of the internal torque and external torque of the connected body around each joint in accordance with the inverse kinetic model based on the measured reaction force and calculates the difference between the external torque measured using the second measuring means and the measured total torque for measuring the internal rennego torque connected body around each joint.