CN101466343A - 步行辅助用具的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种步行辅助用具，克服因步行辅助用具(1)的动作而在步行辅助用具(1)实际产生的上下方向上的惯性力以及步行辅助用具所受的自重，支撑力从地面作用于腿连杆(3)，同时将该支撑力的总和推定为用具自重的补偿力。将从上推力传递部(2)作用于使用者A的上推力的目标值和用具自重补偿力的推定值的总和作为目标总上推力。控制驱动各腿连杆(3)的关节(12)的驱动器(27)的驱动力以使实际从地面作用于两腿连杆(3、3)上的支撑力的总和成为目标总上推力。由此，由装置自身来补偿伴随使用者A运动而产生的步行辅助用具(1)的惯性力的影响和装置(1)所受的重力的影响的同时，将辅助力(上推力)作用于使用者A上，而该辅助力能够适当地减轻使用者A自身本来应由其腿部来支撑于地面的力。

Description

步行辅助用具的控制装置

技术领域

本发明涉及一种辅助使用者(人)的步行等动作的步行辅助用具的控制装置。

背景技术

现今，作为这种装置，公知有例如特开平5-329186号公报(以下称专利文献1)的0034～0036段落以及图15和图16中所被见到的装置。在该专利文献1中记载有以下一种装置(步行辅助装置)：在使用者的各腿部的大腿部、小腿部、脚部安装了支撑构件，并由执行装置驱动将上述这些支撑构件相联结的关节，由此，经所述支撑构件将作为目标的推进力加至使用者身上。

所述专利文献1中所记载的装置产生朝使用者的移动方向的、被作为目标的推进力，由此可以减轻使用者自身所必须产生的推进力。然而，参照专利文献1的图15可知，由于使用者的体重是由使用者自身所支撑的，使用者的负担并没有得到充分减轻。而且，专利文献1中的发明并不具有补偿惯性力和装置所受重力的影响的技术，其中，所述惯性力是指伴随使用者的运动，因所述支撑构件和驱动器的动作而产生的一种惯性力。因此，特别是在使用者想要敏捷地行动时，使用者必须由自身来承担克服装置的惯性力的力，反而可能增加使用者的负担。

另外，专利文献1中的发明由于不具有将目标推进力适当地分配给步行辅助用具的各腿部的一种技术，会有并不与使用者的各腿部动作相匹配的力作用在使用者各腿部的可能。而且，在专利文献1的发明中，步行辅助用具的支撑构件分别被安装在使用者各腿的大腿部、小腿部以及脚板上，从支撑构件会作用力到各腿的大腿部、小腿部以及脚板上，因而容易带给使用者以不适感。

发明内容

本发明是在考虑了上述背景的基础上而形成的，其目的在于提供一种步行辅助用具的控制装置，通过所述步行辅助用具的控制装置，能够由装置自身来补偿装置的伴随了使用者运动的惯性力影响以及该装置所受到的重力的影响，并同时能将可以适当减轻使用者由其腿部支撑于地面的力的辅助力(上推力)作用至使用者身上。

为了达到上述目的，本发明的步行辅助用具的控制装置是具备以下构件或机构的一种步行辅助用具的控制装置，该步行辅助用具具有上推力传递部、左右一对脚板安装部、左右一对腿连杆以及右侧腿连杆用驱动器和左侧腿连杆用驱动器，其中，所述上推力传递部是以能够将朝上的上推力作用至使用者躯干部的形式与该躯干部接触；所述左右一对脚板安装部分别被安装于使用者各腿部的脚板上，在该使用者的各腿为站立腿时与地面相接触；所述左右一对腿连杆分别具有多个关节，并且该左右一对腿连杆分别联结在所述上推力传递部和各脚板安装部上；所述右侧腿连杆用驱动器和左侧腿连杆用驱动器驱动所述各腿连杆至少一个以上的关节，该步行辅助用具的控制装置的特征在于，具有目标上推力设定机构、用具自重补偿力推定机构、目标总上推力确定机构以及驱动器控制机构，其中，所述目标上推力设定机构设定所述上推力的目标值；所述用具自重补偿力推定机构推定支撑力的总和为自重补偿力，其中该支撑力的总和是指克服因所述步行辅助用具的动作而在该步行辅助用具上实际产生的上下方向上的惯性力以及该步行辅助用具所受的重力、从地面作用于各腿连杆上的支撑力的总和；所述目标总上推力确定机构将所述上推力的目标值和所述推定的用具自重补偿力的总和确定为所述步行辅助用具的目标总上推力；所述驱动器控制机构控制所述右侧腿连杆用驱动器以及左侧腿连杆用控制机构的驱动力以使从地面实际作用于所述步行辅助用具的各腿连杆上的支撑力的总和成为所述目标总上推力(第一发明)。

根据该第一发明，将所述上推力的目标值和所述推定的用具自重补偿力的总和作为所述步行辅助用具的目标总上推力。并且，可以控制所述右侧腿连杆用驱动器以及左侧腿连杆用控制机构的驱动力以使从地面实际作用于所述步行辅助用具的各腿连杆上的支撑力的总和成为所述目标总上推力。

在该情况下，所述从上推力传递部作用于使用者躯体的上推力是从目标总上推力减去了以下一种支撑力的总和、即所述推定后的用具自重补偿力后的一种力，其中，所述支撑力的总和是指克服于因步行辅助用具的动作在该步行辅助用具上产生的上下方向上的惯性力和该步行辅助用具所受重力而从地面作用至各腿连杆上的力的总和。所以，由所述目标上推力设定机构设定的上推力的目标值就这样能够从上推力传递部作用至使用者的躯干。于是，能从使用者本应由其自身的腿部支撑于地面的力中减掉所述上推力的目标值的量。

所以，根据第一发明，能够由装置自身来补偿伴随使用者动作而产生的装置的惯性力的影响和该装置所受重力的影响，并能够将可适当地减轻本应由使用者自身的腿部来支撑于地面的力的辅助力(上推力)作用到使用者身上。

另外，作为所述上推力传递部例如可以举出这样的一种落座部：以被放置在使用者两腿根部之间的状态由使用者可以落座的落座部。

在所述第一发明中的步行辅助用具的控制装置具备踩踏力测量机构和分配机构，所述踩踏力机构根据安装在所述各脚板安装部上的第一力传感器的输出来测量所述使用者各腿的踩踏力；所述分配机构，通过按照所述测定的使用者左腿的踩踏力与右腿的踩踏力之间的比率来分配所述目标总上推力，确定该目标总上推力中的各腿连杆的承担量的目标值、即目标承担量，其中，所述驱动器控制机构优选由下述两机构组成：以使从地面实际作用于右侧腿连杆上的支撑力成为对应该右侧腿连杆的所述目标承担量的形式来控制所述右侧腿连杆用驱动器的驱动力的机构，以及以使从地面实际作用于左侧腿连杆上的支撑力成为对应该左侧腿连杆的所述目标承担量的形式来控制所述左侧腿连杆用驱动器的驱动力的机构(第二发明)。

根据该第二发明，所述目标总上推力按照所述测得的使用者左腿的踩踏力与右腿的踩踏力的比率而被进行分配，从而确定该目标总上推力中的各腿连杆的目标承担量。进而，以该目标承担量的支撑力从地面作用至各腿连杆上的形式控制各驱动器的驱动力。

这里，由所述踩踏力测量机构测得的使用者各腿部的踩踏力反映了使用者以怎样的方式由其各腿部来将自身的体重和惯性力支撑在地面上。例如，当左腿的踩踏力大于右腿的踩踏力时，使用者则主要支撑左腿的自身的重量。

所以，如上所述的那样，通过按照所述测定的使用者左腿的踩踏力与右腿的踩踏力的比率来确定总目标上推力中的各腿连杆的目标承担量，能够对应使用者各腿踩踏力的比率来确定各腿连杆的目标承担量。更具体而言，各腿连杆的目标承担量例如可以按下述方式来确定，即：各腿连杆的目标承担量的总和与总目标上推力相一致，同时，右侧腿连杆的目标承担量相对左侧腿连杆的目标承担量的比值和使用者右腿的踩踏力相对左腿的踩踏力的比值相一致的方式。

由此，能够对应使用者所期望的各腿部的动作，将总目标上推力分配给各腿连杆的同时，能够使作为目标的上推力从上推力传递部顺利地作用至使用者身上。其结果，能够有效地减轻使用者的负担。

另外，在使用者的各腿部是站立腿时，所述第一力传感器例如可以以介于该腿部的脚板与地面之间的形式安装于各脚板安装部上。在该情况下，各脚板安装部的第一力传感器可以是1个力传感器也可以是由多个的力传感器组成。

所述第二发明中的步行辅助用具，具体而言，还具有控制对象力测量机构，该控制对象力测量机构根据该腿连杆上安装的第二力传感器的输出来测量从地面实际作用于所述各腿连杆上的支撑力作为控制对象力，其中，控制所述右侧腿连杆用驱动器的驱动力的机构优选是：以使所述测定的右侧腿连杆的控制对象力接近于对应该右侧腿连杆的所述目标承担量的形式来对所述右腿连杆用驱动器进行反馈控制的一种机构；控制所述左侧腿连杆用驱动器的驱动力的机构优选是：以使所述测定的左侧腿连杆的控制对象力接近于对应该左侧腿连杆的所述目标承担量的形式来对所述左腿连杆用驱动器进行反馈控制的一种机构(第三发明)。

根据该第三发明，对于各腿连杆，根据所述第二力传感器的输出来测定作为从地面侧实际作用于各腿连杆上的支撑力的控制对象力。而后，以使该测得的控制对象力接近于该腿连杆的目标承担量的形式来对用于该腿连杆的驱动器的驱动力进行反馈控制。因此，能够以使所述控制对象力成为目标承担量的形式，可靠并适当地执行各驱动器的驱动力的控制。

在所述第一发明～第三发明中，所述各腿连杆例如可以由大腿架、小腿架以及第三关节组成，其中，大腿架经第一关节而连结于所述上推力传递部；所述小腿架经第二关节而连结于该大腿架上；所述第三关节将所述脚板安装部连结于小腿架上。在具有这种结构的腿连杆中，第一关节、第二关节以及第三关节分别对应于使用者的髋关节、膝关节和脚腕关节。在该场合下，所述第二发明或第三发明例如可以按以下方式来推定所述用具自重补偿力。

作为其中的一个例子，所述步行辅助用具的控制装置还具备测量所述各腿连杆第二关节的位移量的关节位移量测量机构，其中，所述用具自重补偿力推定机构根据第二关节位移量代表值，依次推定所述步行辅助用具的重心在上下方向上的位置，并由该上下方向上的位置的推定值的时序、所述步行辅助用具的重量以及重力加速度来推定所述用具自重补偿力，其中，所述第二关节位移量代表值是指下述两值的和，其中，值一为：将左侧的腿部踩踏力相对所述测定的使用者的左右各腿部踩踏力总和的百分比，乘以所述测定的左侧腿连杆的第二关节的位移量后的值；值二为：将右侧的腿部踩踏力相对所述踩踏力总和的百分比，乘以所述测定的右侧腿连杆的第二关节的位移量后的值(第4发明)。

在该第四发明中，所述第二关节位移量代表值与步行辅助用具的重心在上下方向上的位置(从地面到其高度方向上的位置)有较高的相关性。所以，根据所述第二关节位移量代表值能够依次推定步行辅助用具的重心在上下方向上的位置。于是，推定了步行辅助用具的重心在上下方向上的位置后，通过其推定值的时序、步行辅助用具的重量以及重力加速度能够推定所述用具自重补偿力。即，由步行辅助用具的重心在上下方向上的位置的时序可以确定该重心在上下方向上的运动加速度。在该情况下，将步行辅助用具的重量乘上该运动加速度与重力加速度之和后而得到数值，则相当于所述用具自重补偿力的推定值。依据该第四发明，能够通过简易的手法来推定用具自重补偿力。

或者，作为另外一个例子，所述步行辅助用具的控制装置具备测量所述各腿连杆第二关节的位移量的关节位移量测量机构以及测定所述上推力传递部的加速度的加速度传感器，其中，所述用具自重补偿力推定机构具备以下五机构，根据所述加速度传感器的输出和预先被设定好的用具基部的重量，推定所述用具自重补偿力中的由所述用具基部的重量所引起的第一分量的机构，其中，所述用具基部是由所述步行辅助用具中的所述上推力传递部以及固定在该上推力传递部上的部分构成；根据所述测量的右侧腿连杆的第二关节的位移量来推定用具右腿部的重心相对于所述用具基部在上下方向上的相对位置的机构，其中，所述用具右腿部是与所述步行辅助用具中的右侧腿连杆成整体地相对于所述用具基部可以进行相对活动的部分；根据所述推定的用具右腿部的重心在上下方向的相对位置的时序、预先设定的该用具右腿部的重量以及所述加速度传感器的输出，推定所述用具自重补偿力中的由用具右腿部的重量所引起的第二分量的机构；根据所述测量的左侧腿连杆的第二关节的位移量来推定用具左腿部的重心相对于所述用具基部在上下方向的相对位置的机构，其中，所述用具左腿部是指与所述步行辅助用具中的左侧腿连杆成整体地相对所述用具基部可以进行相对活动的部分；根据所述推定的用具左腿部的重心在上下方向的相对位置的时序和预先设定的该用具左腿部的重量以及所述加速度传感器的输出，推定所述用具自重补偿力中的由用具左腿部的重量所引起第三分量的机构，并且将所述推定的第一～第三分量的总和推定为所述用具自重补偿力(第五发明)。

在上述第五发明中，所述用具自重补偿力是由所述用具基部的重量所引起的第一分量(克服该用具基部所受的重力和该用具基部所产生的惯性力之和的一种支撑力)、由所述用具右腿部的重量所引起的第二分量(克服该用具右腿部所受的重力和该用具右腿部所产生的惯性力之和的一种支撑力)以及由所述用具左腿部的重量所引起的第三分量(克服该用具左腿部所受的重力和该用具左腿部所产生的惯性力之和的一种支撑力)这3个分量的总和。另外，关于用具基部中固定于所述上推力传递部上的部分是指：位置相对该上推力传递部不进行变化、或其变化极为微小的部分。此外，用具右腿部中自然包括了所述右侧腿连杆，还包括因所述第一关节的动作而与右侧腿连杆成整体地、相对上推力传递部可以进行相对活动的构件(例如连结在右侧腿连杆上的脚板安装部等)。这一点，用具左腿部与用具右腿部相同。

在该情况下，关于所述第一分量，由于所述加速度传感器的输出所显示的加速度(该加速度包括了重力加速度的分量)表示了用具基部的加速度，因而可以根据该加速度传感器的输出与该用具基部的重量来推定第一分量。即，加速度传感器的输出所显示的加速度(上下方向上的加速度)乘上用具基部的重量后的数值相当于第一分量的推定值。

同时，关于所述第二分量，所述测定的右侧腿连杆的第二关节的位移量与用具右腿部相对于用具基部在上下方向上的相对位置具有较高的相关性。因此，以该右侧腿连杆的第二关节的位移量为依据，能够依次推定用具右腿部在上下方向上的相对位置。然后，根据该用具右腿部在上下方向上的相对位置的推定值的时序、该用具右腿部的重量以及所述加速度传感器的输出，能够推定所述第二分量。即，由用具右腿部的重心在上下方向上的相对位置的时序可以确定该重心相对用具基部在上下方向上的相对的运动加速度。因此，例如，该相对的运动加速度与加速度传感器的输出所显示的上下方向的加速度(＝用具基部的上下方向的加速度)的和(该加速度的和即指用具右腿部的加速度)乘上用具右腿部的重量后的数值相当于所述第二分量的推定值。

另外，关于所述第三分量，所述测定的左侧腿连杆的第二关节的位移量与用具左腿部相对于用具基部在上下方向上的相对位置具有较高的相关性。因此，以该左侧腿连杆的第二关节的位移量为依据，能够依次推定用具左腿部在上下方向上的相对位置。然后，根据该用具左腿部在上下方向上的相对位置的推定值的时序、该用具左腿部的重量以及所述加速度传感器的输出，能够推定所述第三分量。即，由用具左腿部的重心在上下方向上的相对位置的时序可以确定该重心相对用具基部在上下方向上的相对的运动加速度。因此，例如，该相对的运动加速度与加速度传感器的输出所显示的上下方向的加速度的和(该加速度的和即指用具左腿部的加速度)乘上用具左腿部的重量后的数值相当于所述第三分量的推定值。

于是，通过将按上述方法推定的第一～第三分量进行相加就可以推定所述用具自重补偿力。

根据该第五发明，除了使用各腿连杆的第二关节的位移量，还使用了所述加速度传感器的输出，由此能够以较好的精度推定出用具自重补偿力。其结果，能够较为适当地将上推力控制到其目标值上。

另外，所述第一关节最好是各腿连杆相对于所述上推力传递部可以进行前后方向的挥摆动作以及内转和外转动作的一种关节。此外，第二关节最好是各腿连杆可以进行屈伸动作的一种关节。

同时，各脚板安装部最好是具有由平板状的部分和将该平板状的部分连接在腿连杆上的具有高刚性的部分组成的一种构件，其中，所述平板状的部分在使用者的各腿为站立腿时介于使用者的脚板与地面之间。作为其中的一个例子，各脚板安装部最好具有带高刚性的环状构件(例如镫状构件)，并经该环状构件将该脚板安装部连接到腿连杆上，其中，所述环状构件可以使使用者穿着于该脚板安装部的脚板由其脚尖侧插入其中。通过使脚板安装部具有上述这种构件，步行辅助用具所受的重力和该步行辅助用具产生的惯性力几乎不会作用到使用者身上，而是可以作用至地面。此外，环状构件的两个侧壁部中也可以省去其中一方的侧壁部。

附图说明

图1表示本发明第一实施方式中的步行辅助用具1的侧面图。

图2表示图1的II线的向视图。

图3表示图1的III-III线的剖视图。

图4是概略表示图1的步行辅助用具的控制装置组成(硬件组成)的图。

图5表示图4的控制装置中所具备的运算处理部51的功能性机构的框图。

图6表示踩踏力测量处理机构60R、60L的处理流程的框图。

图7表示图6的S104处理中使用的图表的坐标图。

图8表示膝角度测量处理机构61R、61L的处理流程的框图。

图9用于说明图8的S201、S203的处理。

图10表示左右目标承担量确定机构63的处理流程的框图。

图11表示图10的S302的处理流程的框图。

图12表示反馈操作量确定机构64R、64L的处理流程的框图。

图13表示前馈操作量确定机构65R、65L的处理流程的框图。

图14用于说明图13的S502处理。

图15本发明第二实施方式中图10的S302的处理流程的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。

首先，参照图1～图3说明本实施方式的步行辅助用具的机构上的结构。图1是该步行辅助用具1的侧面图；图2是图1的II线的向视图；图3是图1的III-III线的剖视图。另外，这些图1～图3中的步行辅助用具1表现了将其整备在使用者A(用虚拟线表示)上并使其动作后的状态。这时，图中所示的使用者A几乎以笔直站立的姿势站立着。但是，在图2中，为了更加易于理解步行辅助用具1的结构，使用者A采用了其两腿部左右分开的姿势。

参照图1以及图2，步行辅助用具1是一种体重减负辅助装置，其支撑使用者A的一部分体重(减轻使用者由其自身的腿部(站立腿)所支撑的重量，使其比自身的体重要轻)。该步行辅助用具1具有使用者落座的落座部2和左右一对脚板安装部15L、15R，其中，该左右一对脚板安装部15L、15R分别经左右一对腿连杆3L、3R被连接于所述落座部2。腿连杆3L、3R是互为相同的结构；脚板安装部15L、15R是互为相同的结构。另外，在图1中，腿连杆3L、3R以相同的姿势并列于使用者A的左右方向上(与图1纸面相垂直的方向)，这种状态在图面上呈重合(左侧的腿连杆3L位于图面的前方位置)。图1中的脚板安装部15L、15R也呈重合。

这里，在本说明书的实施方式的说明中，使用符号“R”来表示与使用者A的右腿或步行辅助用具1的右侧腿连杆3R有关的意思；使用符号“L”来表示与使用者A的左腿或步行辅助用具1的左侧的腿连杆3L有关的意思。但是，在无需特意对左右进行区分时，通常省略符号R、L。

落座部2为鞍状构件，使用者A能够挎于落座部2上(将落座部2设置在使用者A的两腿根部之间)，并落座于该落座部2的上面(座位表面)。通过该落座状态，落座部2在使用者A的胯下与该使用者A的躯干部(上体)相接触。因此，可以将用于支撑该使用者A一部分体重的向上的上推力从落座部2加至使用者A上。所以，落座部2相当于本发明中的上推力传递部。

此外，如图1所示，落座部2的前端部2f和后端部2r朝上方突起。由此，使用者A相对于落座部2的落座位置(前后方向上的位置)可被限制在落座部2的前端部2f与后端部2r之间。同时，落座部2的前端部2f如图2所述形成为两股状。

另外，在落座部2的规定位置上、例如是下表面部位处，安装有加速度传感器80。但是，该加速度传感器80是在后述的第二实施方式中使用的，因此在本实施方式中可以省略。

作为补充，在本实施方式中，虽然由落座部2来构成上推力传递部，但也可以由例如固定性地安装于使用者A的躯干部(上体)外围的构件、或是以穿着的方式安装于使用者A腰部的构件(例如是将多条布状构件进行连结而构成的构件)来构成上推力传递部。至于在减轻使用者A的束缚感的同时并将上推力有效地作用于使用者A的躯干部这一方面，上推力传递部优选为：具有从下面接触使用者A的胯下或臀部的部分，并由该部分能将上推力的全部或是大部分作用至使用者A的躯干部的构造。

各腿连杆3分别具有经第一关节10而连接于落座部2的下表面部分的大腿架11、经第二关节12连接于该大腿架11的小腿架13和将该小腿架13连接在脚板安装部15的第三关节14。

各腿连杆3的第一关节10相当于使用者A的髋关节，其为使该腿连杆3绕左右方向轴的摆动动作(腿连杆3前后方向上的挥摆动作)和绕前后方向的轴的摆动动作(内转/外转动作)成为可能的关节。该第一关节10配置于落座部2的下侧。更具体而言，该第一关节10包括一对销轴20f、20r、转动自如地被轴支撑在该销轴20f、20r上的托架21f、21r、固定于托架21f、21r下端的圆弧状导轨22和沿该导轨22移动自如地被支承在该导轨22之上的板件23，其中：所述一对销轴20f、20r被配置在落座部2的下面部靠前侧部位和后端部位处，且被配置在与图1中的虚线所示的前后方向上的轴心C同轴之上。并且，从该板件23朝斜的前下方延伸设置有所述大腿架11。该大腿架11为大致呈杆状的构件并与板件23形成一体。

各销轴20f、20r经轴承24f、24r固定于该落座部2之上，其中，所述轴承24f、24r各自的两端部(前后端部)固定于落座部2下表面部分。并且，托架21f其上端部嵌合于销轴20f中间部的外围处并由该销轴20f轴支撑，由此托架21f绕该销轴20f的轴心C转动自如。同样，托架21r其上端部嵌合于销轴20r中间部的外围处由该销轴20r轴支撑，由此托架21r绕该销轴20r的轴心C转动自如。所以，各第一关节10的导轨22与托架21f、21r一同以销轴20f、20r的轴心C为转动轴心可进行摆动。另外，在本实施方式中，腿连杆3R、3L各自的第一关节10R、10L的转动轴心同为转动轴心C。换言之，腿连杆3R的第一关节10R及腿连杆3L的第一关节10L共用销轴20f、20r。即，右侧第一关节10R的托架21fR以及左侧第一关节10L的托架21fL中任意一托架都被轴支撑于同一销轴20f处。同样，右侧第一关节10R的托架21rR以及左侧第一关节10L的托架21rL中任意一托架都被轴支撑于同一销轴20r处。

各腿连杆3的第一关节10的板件23以与包含导轨22圆弧的面平行的形式靠近该导轨22进行配置。如图1所示，具有多个(例如4个)转动自如的辊25的支座26固定于该板件23之上。并且，该支座26的辊25以导轨22上下面个数相同的方式滚动自如地卡和于导轨22的上表面(内周面)及下表面(外周面)。由此，板件23沿导轨22可移动自如。在该情况下，导轨22与落座部2的位置关系以及导轨22的圆弧半径以下述方式被设定，该方式为：如图1所示，在矢状面上看步行辅助用具1时，导轨22的圆弧中心点P存在于落座部2的上侧。

通过以上所说明的第一关节10的构成，与板件23成一体的大腿架11绕使用者A的前后方向的转动轴心C可摆动自如，且各腿连杆3通过该摆动动作可以进行内摆/外摆动作。另外，与板件23成一体的大腿架11绕通过所述中心点P的左右方向的轴(更确切地说是绕垂直于包含导轨22的圆弧的面并通过中心点P的轴)可摆动自如，且通过该摆动动作，各腿连杆3可以进行前后的挥摆动作。另外，在本实施方式中，第一关节10为可绕前后方向以及左右方向这2轴进行转动动作的关节，但是，除了绕前后方向以及左右方向这2轴进行转动动作之外，还可以以能绕上下方向的轴进行转动动作(各腿连杆3的内转/外转动作)的方式(即，能绕3轴进行转动的转动动作)来组成第一关节。或者，第一关节也可以是只能绕左右方向这1轴进行转动动作的关节(只能使各腿连杆3进行前后摆动动作的关节)。

再者，如图1所示在矢状面上看步行辅助用具1时，各腿连杆3的第一关节10的板件23从所述支座26处向落座部2的后方延伸。并且，在该板件23的后端部同轴设置有电动机27和旋转编码器28，其中，该旋转编码器28作为旋转角测定机构来测定该电动机27转子的旋转角(相对于规定标准位置的旋转角)。在本实施方式中，对各腿连杆3的第一～第三关节10、12、14中的第二关节12进行驱动。而所述电动机27则为驱动第二关节12的驱动器。同时，旋转编码器28所测定的旋转角被用于测量作为第二关节12的位移量的旋转角(弯曲角)。

另外，左侧腿连杆3L的电动机27L和右侧腿连杆3R的电动机27R在本发明中分别相当于左侧腿连杆用驱动器和右侧腿连杆用驱动器。各驱动器可以使用液压驱动器或气动驱动器。而且，各驱动器例如还可以通过合适的托架固定于落座部2的后部、或各腿连杆3的大腿架上。或者，也可以将各驱动器安装在各腿连杆3的第二关节12上，并直接驱动该第二关节12。而且，测量第二关节12的位移量的传感器(关节位移量传感器)也可以直接安装在各腿连杆3的第二关节12上。此外，位移传感器也可以由代替了旋转编码器的电位计等构成。

各腿连杆3的第二关节12相当于使用者A的膝关节，是可以使该腿连杆3进行伸展和弯曲动作的关节。该第二关节12经具有左右方向轴心(更确切地说是指与包含所述导轨22的圆弧的面相垂直的方向上的轴心)的销轴29连接了大腿架11的下端和小腿架13的上端。并且，该第二关节12绕该销轴29的轴心使小腿架13相对于大腿架11转动自如。另外，在第二关节12上设置有未图示的挡件，限制小腿架13相对于大腿架11能转动的范围。

各腿连杆3的小腿架13为从该腿连杆3的第二关节12向斜下方延伸而成的大致呈杆状的杆状物。更详细而言，该小腿架13由构成靠近第三关节14部分的下部小腿架13b、构成该下部小腿架13b上侧部分的杆状的上部小腿架13a、并使力传感器30(其相当于本发明中的第二力传感器)介于两者之间进行连接的方式而组成。下部小腿架13b与上部小腿架13a相比被设为足够短。所以，力传感器30以靠近脚板安装部15的位置的方式被安装在介于各腿连杆3的小腿架13和脚板安装部15之间。该力传感器30是测定3轴平移力(与力传感器30的表面相垂直的轴方向上的平移力和与该表面平行且相互正交的2轴方向上的平移力)的3轴力传感器。然而，在本实施方式中，如后所述，只对所测定的3轴平移力中的2轴的平移力测定值进行利用。因而，也可用测定2轴的平移力的2轴传感器来构成力传感器30。

此外，在小腿架13的上部小腿架13a的上端部上固定有滑轮31，该滑轮31与该小腿架13形成一体并可绕所述第二关节12的销轴29转动自如。一对线缆32a、32b的端部固定于该滑轮31的外周处，该一对线缆作为驱动力传递机构将所述电动机27的转动驱动力传递至该滑轮31上。从滑轮31外周部直径方向上呈相对位置的两处分别沿该滑轮31的切线方向引出该线缆32a、32b。并且，线缆32a、32b穿通于沿大腿架11配设的未图示的橡胶管(线缆的防护管)中，连接于电动机27的转动驱动轴(省略图示)之上。此时，以下述方式将来自电动机27的拉力加至该线缆32a、32b之上，该方式为：通过电动机27转动驱动轴的正转，线缆32a、32b其中一方被卷入于滑轮31的同时另一方自滑轮31被引出，同时，通过电动机27的转动驱动轴的倒转，线缆32a、32b的所述另一方被卷入于滑轮31的同时所述一方自滑轮31被引出。由此，电动机27的转动驱动力经线缆32a、32b被传递至滑轮31，该滑轮31被驱动进行转动(固定有该滑轮31的小腿架13绕第二关节12的销轴29的轴心相对于大腿架11而进行转动)。

另外，小腿架13的下部小腿架13b的下端部是如图3所示形成为两股状的两股部13bb构成。

各腿连杆3的第三关节14相当于使用者A的脚腕关节。在本实施方式中，该第三关节14如图3所示由可绕3轴转动的自由铰33(参照图3)构成。该自由铰33被夹装于小腿架13的下部小腿架13b的所述两股部13bb中，将该小腿架13的下端部(两股部13bb)和脚板安装部15上部的连结部34进行连接。据此，脚板安装部15可相对于小腿架13进行3自由度的转动。

各脚板安装部15具有使用者A各脚部穿着的鞋体35、收纳在该鞋体35内部且其上端固定于所述连结部34的镫状环形构件36。环状构件36由高刚性的金属等构成。并且，环状构件36如图3所示以下述方式被收纳于鞋体35的内部，该方式为：其平坦的底板部抵接于鞋体35的内部底面，且连结该底板部两端的弯曲部(侧壁部)沿鞋体35的侧壁设置。此外，在鞋体35的内部插装有可覆盖鞋体35内部底面和环状构件36的底板部的内垫构件37(在图1中图示省略)。另外，连结部34通过鞋体带系装部的开口被插入于鞋体35的内部。

将各腿连杆3的脚板安装部15装置于使用者A的各脚板上时，使该脚板的脚趾前端部分穿过环状构件36，并使所述内垫构件37垫于该脚板底面的方式使使用者A的脚板从鞋体35的穿入口插入于鞋体35的内部。并且，通过系扣鞋带将脚板安装部15装置在该脚板上。

而且，在脚板安装部15的内垫构件37的下表面，在鞋体35的前侧位置(比环状构件36的底板部要更靠前的部位)和后侧部位(比环状构件36的底板部要更靠后的部位)设置有力传感器38、39。所以，力传感器38、39介于使用者A的脚板地面和脚板安装部15的着地部、即鞋体35的底部之间被安装。设置前侧力传感器38，使其大致位于装置有脚板安装部15的使用者A的脚板的MP关节(中趾节关节)的正下方。同时，设置后侧的力传感器39，使其大致位于该脚板的脚跟的正下方。在本实施方式中，这些力传感器38、39为1轴力传感器，测定与脚板安装部15的底面(触地面)相垂直的方向(使用者A的腿在直立状态下大致与地面垂直的方向)的平移力。以下将力传感器38、39分别称为MP传感器38、脚跟传感器39。同时，MP传感器38和脚跟传感器39合起来组成本发明中的第一力传感器。

作为补充，内垫构件37虽然可以由柔软的(具有可挠性的)材料来构成，但也可以由高刚性的材料来构成。用软质的材料构成内垫构件37时，通过在其下面设置多个力传感器，能够高精度测定使用者A的脚板底面各部位所受的力。另一方面，当用高刚性的材料来构成内垫构件37时，由于可简单地测定使用者A的脚板整体的踩踏力，因而可以减少设置在内垫构件37下面的力传感器的个数。

另外，为了测定使用者A各腿部的踩踏力，也可以使各脚板安装部15具有诸如以下的构成。即，例如在所述环状构件36的内侧设置能够从使用者A的脚板底面支承使用者A脚板的平板状的脚板支承构件(例如是与内垫构件37相同形状的构件)。并且，将支架构件经力传感器低吊设于环状构件36的内表面上端，该支架构件从所述脚板支承构件的两侧等向脚板面上方延伸设置。在这种情况下，将脚板支承构件和支架构件设置为不与环状构件36和鞋体35的内表面相接触。通过这样的设置，由于与踩踏力几乎相同的力作用在力传感器上，因而可以根据该力传感器的输出来计测踩踏力。

以上为本实施方式的步行辅助用具1的结构上的构成。作为补充，一般体型的使用者A以直立姿势站立时，各腿连杆3的第二关节12如图1所示会比使用者A的腿部要向前方突出。即，设定大腿架11的长度和小腿架13的长度，使这两个长度的总和比一般体型的使用者A的胯下腿部长度要略长。如此设定大腿架11以及小腿架13的长度时，借助设置于所述第二关节12处的挡件而不会产生大腿架11以及小腿架13成为一条直线的特异点状态、以及与图1所示大腿架11以及小腿架13的状态呈反向弯曲的状态。其结果，可防止由各腿连杆3的特异点状态和因反向弯曲状态而引起的无法控制步行辅助用具1的动作的情况。

另外，各腿连杆3的第二关节也可以是直动型的关节。

在使用以上述方式构成的步行辅助用具1时，在将脚板安装部15装置于使用者A各腿的脚板上的状态下，通过由各电动机27产生各第二关节12上的转矩，从落座部2向使用者A作用以向上的上推力，具体进行后述。此时，在各脚板安装部15、15的与地面的触地面上作用有地面反力。作用于各脚板安装部15的触地面的地面反力其合力是与使用者A所受的重力、步行辅助用具1所受的重力、以及因使用者A和步行辅助用具1的动作而产生的惯性力的总和相均衡的地面反力，即克服这些重力和惯性力而从地面作用的反力。同时，使用者A所受的重力是指与包括使用者A的衣着(身上穿着配戴的物件)和携带物在内的使用者A的总重量相当的一种重力(该总重量与重力加速度的乘积)。另外，步行辅助用具所受的重力是指与包括后述的控制装置在内的步行辅助用具1的总重量相当的一种重力(该总重量与重力加速度的乘积)。

在本说明书中，如上所述那样克服重力和惯性力而自地面作用于步行辅助用具1或使用者A上的反力称之为支撑力。并且，以下称作用于各脚板安装部15触地面的地面反力的合力为总支撑力。另外，虽然“力”一般由平移力分量和力矩分量组成，但在本说明书中“力”是指平移力。

作为补充，在使用者A几乎为静止的状态、或使用者A缓慢地进行动作的状态下，所述惯性力极小。在该情况下，总支撑力与使用者A所受的重力以及步行辅助用具1所受的重力的总和相平衡的力(上下方向上的平移力)大体一致。

这里，本实施方式的步行辅助用具1仅其两脚板安装部15、15被装置在使用者A上并受束缚。同时，在各脚板安装部15处具备所述环状构件36。因此，步行辅助用具1所受的重力、该步行辅助用具1经落座部2承受来自使用者A的负载(向下的平移力)以及步行辅助用具1上所产生的惯性力(更详细而言是指上下方向上的惯性力)几乎不会作用在使用者A上，而是由两腿连杆3、3经由两脚板安装部15、15的环状构件36、36作用至地面。

所以，在所述总支撑力中，克服步行辅助用具1所受的重力、该步行辅助用具1经落座部2而承受的来自使用者A的负载以及在步行辅助用具1上产生的上下方向上的惯性力的总和的支撑力会从地面作用至步行辅助用具1上。该支撑力是指在所述总支撑力中由步行辅助用具来承担的支撑力。以下，像这样由步行辅助用具1承担的支撑力被称为用具承担支撑力。

当使用者A的两腿为站立腿时(步行辅助用具1的两脚板安装部15、15触地时)，由左侧腿连杆3L和脚板安装部15L这一组、以及右侧腿连杆3R和脚板安装部15R这一组分担承受所述用具承担支撑力。即，用具承担支撑力中的一部分支撑力由一方的腿连杆3承担，而剩余的支撑力由另一方的腿连杆3来承担。另外，当使用者A仅其中一方的腿为站立腿时(另一方的腿为自由腿时)，所述用具承担支撑力全部由站立腿侧的腿连杆3和脚板安装部15这一组承担。以下，将用具承担支撑力中由腿连杆3以及脚板安装部15各组承担的支撑力称为腿连杆支撑力。并且，由右侧的腿连杆3R和脚板安装部15R这组承担的支撑力称之为右侧腿连杆支撑力；由左侧的腿连杆3L和脚板承担的支撑力称之为左侧腿连杆支撑力。左侧腿连杆支撑力和右侧腿连杆支撑力的总和与用具承担支撑力相一致。

另外，在所述用具承担支撑力中，克服步行辅助用具1所受的重力和该步行辅助用具1产生的上下方向上的惯性力之和的支撑力、即从所述用具承担支撑力中减去了从落座部2作用于使用者A的上推力后的支撑力相当于本发明中的用具自重补偿力。该用具自重补偿力是指由于步行辅助用具1自身的重量而作用在步行辅助用具1上的支撑力。

另一方面，所述总支撑力减去所述用具承担支撑力后的支撑力自地面作用于使用者A的两腿上，使用者A由其腿来承担该支撑力。以下，像这样由使用者A承担的支撑力称之为使用者承担支撑力。另外，当使用者A的两腿为站立腿时，则由使用者A的两腿分担承受所述使用者承担支撑力。即，由一方的腿承担使用者承担支撑力中的一部分支撑力，由另一方的腿承担剩余部分的支撑力。同时，当使用者A仅一方的腿为站立腿时，由该一方的腿全部承担所述使用者承担支撑力。以下，在使用者承担支撑力中，由各腿部承担的支撑力(自地面作用于各腿部的支撑力)称之为使用者腿部支撑力。并且，称由右腿承担的支撑力为使用者右腿支撑力；称由左腿承担的支撑力为使用者左腿支撑力。使用者左腿支撑力和使用者右腿支撑力的总和与使用者承担支撑力相一致。

另外，将使用者A为了支撑自身而将各腿的脚板撑于地面的力称为该腿的踩踏力。各腿的踩踏力是与所述使用者腿部支撑力相均衡的力。

作为补充，在连接于各腿连杆3上的脚板安装部15的触地状态下，以下的支撑力作用于该腿连杆3所具有的力传感器30上，即，该支撑力是指从该腿连杆3的腿连杆支撑力中减去克服了该腿连杆3的力传感器30下侧部分(主要是脚板安装部15)所受重力的支撑力后的一种支撑力。并且，由所述力传感器30测定作用在该力传感器30上的支撑力3轴方向上的分量(或是2轴方向上的分量)。其中，各腿连杆3所具有的力传感器30的下侧部分(主要是脚板安装部15)的重量相比步行辅助用具1的整体重量极小。因此，作用于该力传感器30上的力与所述腿连杆支撑力几乎相等。所以，各腿连杆3的力传感器30实际上测定对应于该腿连杆3的腿连杆支撑力。在以下的说明中，将力传感器30称作支撑力传感器30。而且，作用于各支撑力传感器30的、两腿连杆3、3上的支撑力的总和称之为总上推力(≈用具承担支撑力)。另外，将该总上推力中各腿连杆3的承担量称为总上推力承担量(≈腿连杆支撑力)。

另外，作用于左侧脚板安装部15L的MP传感器38L以及脚跟传感器39L上的力的总和相当于所述使用者的左腿支撑力(或左腿的踩踏力)；作用于右侧脚板安装部15R的MP传感器38R以及脚跟传感器39R上的力的总和相当于所述使用者的右腿支撑力(或右腿的踩踏力)。此外，在本实施方式中，虽然将MP传感器38和脚跟传感器39设定为1轴力传感器，也可是例如可以测定与鞋体33底面近乎平行的方向上的平移力的2轴力传感器或3轴力传感器。MP传感器38以及脚跟传感器39优选为至少可以测定与鞋体33底面或是地面近乎垂直的方向的平移力的传感器。

另外，在本实施方式中，为了使步行辅助用具1所受的重力、该步行辅助用具1经落座部2承受来自使用者A的负载(向下的平移力)以及步行辅助用具1所产生的惯性力(更详细而言是指上下方向上的惯性力)几乎不作用到使用者A身上、而是作用于地面，使用了环状构件36，但其中也可以使用省略了该环状构件36两侧部分(弯曲部)的其中一方后的构件。

接着，对如上述方式构成的步行辅助用具1的动作(电动机27R、27L的动作)进行控制的控制装置进行说明。

图4是概略性地表示该控制装置50的构成(硬件构成)的框图。如图所示，控制装置50具备运算处理部51、所述电动机27R、27L各自的驱动电路52R、52L、上推力设定用按键开关53、上推控制ON/OFF开关54、电源电池55以及电源电路57，其中，运算处理部51由微电脑(CPU、RAM、ROM)以及输入、输出电路(A/D转换器等)组成；上推力设定用按键开关53用于设定步行辅助用具1对使用者的上推力(从落座部2作用于使用者A的向上的平移力)的大小的目标值；上推控制ON/OFF开关54选择是否产生对使用者的上推力；电源电路57经电源开关56(ON/OFF开关)被连接在所述电源电池55上，当电源开关56被进行ON操作(闭合)时，由电源电池55将电源电力提供给控制装置50的各电路51、52R、52L。

该控制装置50经托架(未图示)被固定于落座部2的后端或是所述板件23R、23L等处。同时，上推力设定用按键开关53、上推控制ON/OFF开关54以及电源开关56以可操作的方式装置于控制装置50外箱(省略图示)的外部。另外，上推力设定用按键开关53以可直接设定所希望的上推力的目标值、或是可选择性地设定预先被准备好的多种目标值的方式由数字开关或多个选择开关等构成。

控制装置50经省略了图示的接线连接有所述MP传感器38R、38L、脚跟传感器39R、39L、支撑力传感器30R、30L、旋转编码器28R、28L。并且，这些传感器的输出信号被输入到运算处理部51。而且，上推力设定用按键开关53以及上推控制ON/OFF开关54的操作信号(显示这些开关的操作状态的信号)也被输入至运算处理部51。另外，在控制装置50中，自所述驱动电路52R、52L至该电动机27R、27L分别连接有未图示的所述驱动电路52R、52L与电动机27R、27L可通电的接线。而且，运算处理部51根据后述的运算处理(控制处理)来确定各电动机27R、27L的通电电流的指令值(以下称指示电流值)。并且，通过由该指示电流值控制各驱动电路52R、52L，运算处理部51可以控制各电动机27R、27L产生的转矩(驱动力)。

另外，所述MP传感器38R、38L、脚跟传感器39R、39L、支撑力传感器30R、30L的输出信号(电压信号)也可通过这些传感器附近的前置放大器增大波幅后再输入至控制装置50。同时，所述MP传感器38R、38L、脚跟传感器39R、39L、支撑力传感器30R、30L的输出信号被增大波幅后，其电压值进行A/D转换后由运算处理部51进行处理。

作为所述运算处理部51主要的功能性机构，其具有由如图5的框图所示的功能性机构。该功能性机构是通过ROM中所存储的程序来实现的功能。

参照图5，运算处理部51具有右侧踩踏力测量机构60R和左侧踩踏力测量机构60L，其中，右侧腿连杆3R的MP传感器38R以及脚跟传感器39R的输出信号被输入于右侧踩踏力测量处理机构60R；左侧腿连杆3L的MP传感器38L以及脚跟传感器39L的输出信号被输入于左侧踩踏力测量处理机构60L。右侧踩踏力测量处理机构60R是根据MP传感器38R以及脚跟传感器39R的输出信号的电压值进行测量使用者A右腿踩踏力的大小(所述使用者右腿支撑力的大小)的处理的机构。同样，左侧踩踏力测量处理机构60L是根据MP传感器38L以及脚跟传感器39L的输出信号的电压值进行测量使用者A左腿踩踏力的大小(所述使用者左腿支撑力的大小)的处理的机构。其中，这些踩踏力测量处理机构60R、60L相当于本发明中的踩踏力测量机构。

另外，运算处理部51具备被输入旋转编码器28R、28L的输出信号(脉冲信号)的右侧膝角度测量处理机构61R以及左侧膝角度测量处理机构61L。这些膝角度测量处理机构61R、61L是根据被输入的信号来测量分别相对应的腿连杆3的第二关节12处的弯曲角(第二关节12的位移量)的机构。另外，由于各腿连杆3的第二关节12相当于该腿连杆3的膝关节，因而以下称第二关节处的弯曲角为膝角度。同时，这些膝角度测量处理机构61R、61L相当于本发明中的关节位移量测量机构。

另外，运算处理部51具有右侧支撑力测量处理机构62R和左侧支撑力测量处理机构62L，其中，右侧腿连杆3R的支撑力传感器30R的输出信号和由所述右侧膝角度测量处理机构61R所测定的右侧腿连杆3R的膝角度被输入于该右侧支撑力测量处理机构62R；左侧腿连杆3L的支撑力传感器30L的输出信号和由所述左侧膝角度测量处理机构61L所测定的左侧腿连杆3L的膝角度被输入于该左侧支撑力测量处理机构62L。右侧支撑力测量处理机构62R是以被输入的支撑力传感器30R的输出信号以及右侧腿连杆3R的膝角度的测量值为根据对作用于所述右侧腿连杆支撑力中的支撑力传感器30R上的支撑力、即右侧腿连杆3R的所述总上推力承担量进行测量处理的机构。同样，左侧支撑力测量处理机构62L是以被输入的支撑力传感器30L的输出信号和左侧腿连杆3L的膝角度的测量值为根据对作用于所述左侧腿连杆支撑力中的支撑力传感器30L上的支撑力、即左侧腿连杆3L的所述总上推力承担量进行测量处理的机构。其中，这些支撑力测量处理机构62L、62L相当于本发明中的控制对象力测量机构。

另外，运算处理部51具有左右目标承担量确定机构63，所述各测量处理机构60R、60L、61R、61L、62R、62L的测量值、所述上推力设定用按键开关53以及上推控制ON/OFF开关54的操作信号被输入于该左右目标承担量确定机构63。该左右目标承担量确定机构63是以输入值为依据确定作为所述总上推力(用具承担支撑力)的目标值的目标总上推力的同时，进行确定下述目标值的处理的机构，该目标值是各腿连杆3相对于所述目标总上推力的承担量的目标值、即各腿连杆3的所述总上推力承担量的目标值(以下简称为控制目标值)。其中，该控制目标值相当于本发明中的目标承担量。并且，左右目标承担量确定机构63同时持有本发明中作为目标总上推力确定机构的功能、作为分配机构的功能和作为用具自重补偿力推定机构的功能。

而且，运算处理部51具有右侧反馈操作量确定机构64R、左侧反馈操作量确定机构64L、右侧前馈操作量确定机构65R和左侧前馈操作量确定机构65L，其中，由所述右侧支撑力测量处理机构62R测定的右侧腿连杆3R的总上推力承担量、由所述左右目标承担量确定机构63确定的右侧腿连杆3R的控制目标值以及由所述右侧膝角度测量处理机构61R测定的右侧腿连杆3R的膝角度被输入于该右侧反馈操作量确定机构64R；由所述左侧支撑力测量处理机构62L测定的左侧腿连杆3L的总上推力承担量、由所述左右目标承担量确定机构63确定的左侧腿连杆3L的控制目标值以及由所述左侧膝角度测量处理机构61L测定的左侧腿连杆3L的膝角度被输入于该左侧反馈操作量确定机构64L；由所述右侧支撑力测量处理机构62R测定的右侧腿连杆3R的总上推力承担量、由所述左右目标承担量确定机构63确定的右侧腿连杆3R的控制目标值和由所述右侧膝角度测量处理机构61R测定的右侧腿连杆3R的膝角度被输入于该右侧前馈操作量确定机构65R；由所述左侧支撑力测量处理机构62L测定的左侧腿连杆3L的总上推力承担量、由所述左右目标承担量确定机构63确定的左侧腿连杆3L的控制目标值和由所述左侧膝角度测量处理机构61L测定的左侧腿连杆3L的膝角度被输入于该左侧前馈操作量确定机构65L。各反馈操作量确定机构64是根据被输入的总上推力承担量的测量值和其与控制目标值的偏差计算出反馈操作量(对于各电动机27的所述指示电流值的反馈成分)以使由规定的反馈控制法则将该偏差收敛于0的机构。同时，各前馈操作量确定机构65是根据被输入的总上推力承担量的测量值、控制目标值和膝角度测量值计算出前馈操作量(对于各电动机27的所述指示电流值的前馈成分)用于使通过规定的前馈控制法则使总上推力承担量的测量值成为控制目标值的机构。

此外，运算处理部51具有加算处理机构66R和加算处理机构66L，其中，加算处理机构66R通过对由右侧反馈操作量确定机构64R算出的反馈操作量与由右侧前馈操作量确定机构65R算出的前馈操作量进行合计来求得右侧腿连杆3R的电动机27R用指示电流值；加算处理机构66L通过对由左侧反馈操作量确定机构64L算出的反馈操作量与由左侧前馈操作量确定机构65R算出的前馈操作量进行合计来求得左侧腿连杆3L的电动机27L用指示电流值。

另外，所述反馈操作量确定机构64R、64L、前馈操作量确定机构65R、65L以及加算处理机构66R、66L相当于本发明中的驱动器控制机构。

以上为运算处理部51大致的运算处理功能。

另外，图4和图5中所示的加速度传感器80以及与其对应的虚线箭头与后述的第二实施方式有关，在本实施方式中并不需要。

接着，对本实施方式的控制装置50的控制处理进行说明，说明还包括运算处理部51处理的详细说明。使用本实施方式的步行辅助用具1时，在将所述电源开关56设定为OFF的状态下，驱动力不会被加至各腿连杆3的第二关节12上。因此，各关节10、12、14处于可自由活动的状态。在该状态下，各腿连杆3因自重而处于折叠状态。在此状态下，将各脚板安装部15装置于使用者A的各脚板上后，该使用者A或是陪伴着的辅助者将落座部2托起放置于使用者A的胯下。

接着，一旦对电源开关56施以ON操作，电源电力被供给于控制装置50的各个电路并启动该控制装置50。随后，在该状态下一旦对所述上推控制ON/OFF开关进行ON的操作，所述运算处理部51则按规定的控制处理周期执行以下说明的处理。

在各控制处理周期中，运算处理部51首先执行所述踩踏力测量处理机构60R、60L的处理。参照图6对该处理进行说明。图6是表示踩踏力测量处理机构60R、60L的处理流程的框图。另外，由于踩踏力测量处理机构60R、60L各自处理的运算法则均相同，因此图6中与左侧踩踏力测量处理机构60L相关的内容用括号表示。

对右侧踩踏力测量处理机构60R的处理进行代表性说明。首先，腿连杆3R的MP传感器38R的测定值(MP传感器38R的输出电压值所表示的力的测定值)和脚跟传感器39R的测定值(脚跟传感器39R的输出电压所表示的力的测定值)分别在S101、S102中通过低通滤波器。低通滤波器是可以从这些传感器38R、39R的测定值中去除噪音等高频成分的一种滤波器。该低通滤波器的截止频率例如为100Hz。

接着，这些低通滤波器的输出值在S103中被合计。由此，能够得出使用者A右腿踩踏力的临时测量值FRF_p_R。在该临时测量值FRF_p_R中会包含有伴随右侧脚板安装部15R的鞋带系紧度等的误差量。

因而，在本实施方式中，还在S104中对该临时测量值FRF_p_R施以转换处理。由此最终得出使用者A的右腿踩踏力的测量值FRF_R。S104的转换处理遵循图7所示的图表而进行。即，FRF_p_R在规定的第一阀值FRF1以下时，测量值FRF_R取值为0。由此，可以防止伴随脚板安装部15R的鞋带系紧度等而产生的微小的误差量被作为测量值FRF_R被得出。并且，当临时测量值FRF_p_R比第一阀值FRF1大但比第二阀值FRF2(>FRF1)小时，随着FRF_p_R值的增加，使测量值FRF_R的值呈线性增加。而且，一旦FRF_p_R超过第二阀值FRF2时，将FRF_R的值保持在规定的上限值(FRF_p_R与第二阀值FRF2相同时的FRF_R的值)。另外，关于设定FRF_R的上限值的理由进行后述。

以上是关于右侧踩踏力测量处理机构60R的处理的说明。左侧踩踏力测量处理机构60L的处理也与之相同。

运算处理部51接着逐步进行所述膝角度测量处理机构61R、61L的处理和支撑力测量处理机构62R、62L的处理。参照图8和图9对这些处理进行说明。图8表示膝角度测量处理机构61R、61L的处理流程和支撑力测量处理机构62R、62L的处理流程的框图。另外，膝角度测量处理机构61R、61L各自的处理的运算法则均相同。同时，支撑力测量处理机构62R、62L各自的处理的运算法则也均相同。因此，在图8中与左侧膝角度测量处理机构61L和左侧支撑力测量处理机构62L有关的内容用括号进行表示。

以下代表性地说明右侧膝角度测量处理机构61R和右侧支撑力算出机构62R的处理。首先，由右侧膝角度测量处理机构61R执行S201以及S202处理，得出右侧腿连杆3R的膝角度(第二关节12R处的腿连杆3R的弯曲角)的测量值θ1_R。在S201中由旋转编码器28R的输出来计算出腿连杆3R的膝角度的临时测量值θ1p_R。

在此参照图9，在本实施方式中，测量线段S1与线段S2所成的角度θ1_R，并将其作为右侧腿连杆3R的膝角度，其中，线段S1是指连结腿连杆3R的第一关节10R的所述中心点P(大腿架11R进行前后方向的摆动动作的转动中心点P。以下称前后摆动中心点P)与第二关节12R的中心点的线段；线段S2连结该第二关节12R的中心点与第三关节14R的中心点。左侧腿连杆3L的膝角度的情况也相同。另外，在图9中对腿连杆3的主要部分的构成进行了示意化的表示。

此时，在所述S201中，以腿连杆3R的大腿架11R与小腿架13R成为规定的姿势时的状态(例如图1中的姿势状态)、即膝角度θ1_R成为某一规定值时的状态下的第二关节12R的转动位置为标准。并且，根据旋转编码器28R的输出信号来测量相对于该标准的转动位置的转动量(转角位移量。其与电动机27R转子的转动量成比例)。随后，求出该测定的第二关节12R的转动量与所述标准转动位置上的腿连杆3R的膝角度的数值(其被预先纪录存储在未图示的储存器里)进行加算后的值，并将该加算后的值作为所述临时测量值θ1p_R。

在该临时测量值θ1p_R中有时会含有高频的噪音分量。因而，进一步在S202中将该θ1p_R通过低通滤波器来最终得出腿连杆3R的膝角度的测量值θ1p_R。

以上是关于右侧膝角度测量处理机构61R处理的说明。左侧膝角度测量处理机构61L的处理也与之相同。

作为补充，在本实施方式中，测量所述线段S1、S2所成的角度θ1并将其作为腿连杆3的膝角度是因为：在详细进行后述的左右目标承担量确定机构63的处理等中会使用到该角度θ1的测量值。

其中，在本实施方式中的步行辅助用具1中，各腿连杆3的大腿架11的轴心线与所述线段S1所成的角度为恒定。所以，在各膝角度测量处理机构61中，也可以例如预先求出腿连杆3的大腿架11轴心线与小腿架13的所述线段S2所成的角度，并将其作为该腿连杆3的膝角度。随后，可以通过后述的左右目标承担量确定机构63的处理等并根据该膝角度来求出所述角度θ1。

如上所述求出腿连杆3R的膝角度测量值θ1_R后，在S203中执行右侧支撑力测量机构62R的处理。在该处理中，根据由S202得到的膝角度的测量值θ1_R和支撑力传感器30R的测定值(支撑力传感器30R的输出信号的电压值所表示的2轴的力的测定值)计算出作用于该支撑力传感器30R上的支撑力(即腿连杆3R的所述总上推力承担量)的测量值Fankle_R。该处理的详细情况参照所述图9进行说明。

作用于腿连杆3R的支撑力传感器30R上的支撑力(总上推力承担量)Fankle_R与从腿连杆3R的第三关节14R作用至小腿架13R的平移力几乎相等。并且，在本实施方式的步行辅助用具1中，该平移力的朝向、进而是Fankle_R的朝向是为与线段S3平行的方向，其中，线段S3是连结了腿连杆3R的第三关节14的中心点和所述前后摆动中心点P的线段。

另一方面，支撑力传感器30R测定z轴方向上的力Fz和x轴方向上的力Fx，其中，如图所示，z轴方向与该支撑力传感器30R的表面(上表面或下表面)相垂直；x轴与该z轴相垂直、与支撑力传感器30R的表面平行。x轴、z轴是固定于支撑力传感器30R上的坐标轴，其是与包含所述导轨22的圆弧面相平行的轴。此时，测定的Fz、Fx分别是Fankle_R的z轴方向分力和x轴方向分力。所以，如图所示，若将Fankle_R与z轴所成的角度设定为θk时，Fankle_R可根据Fz、Fx的测定值和θk并由下式(1)计算得出。

Fankle_R＝Fx·sinθk+Fz·cosθk    ......(1)

同时，角度θk可以由下述方法求出。即，在设线段S2与线段S3所成的角度(＝Fankle的朝向与线段S2所成的角度)为θ2时，以线段S1、S2、S3为3边的三角形中的线段S1、S2各自的长度L1、L2为恒定值(预先设定的已知数)。并且，线段S1、S2所成的角度θ1即为由右侧膝角度测量处理机构61R由上述方法而得的测量值θ1_R。所以，可以根据线段S1、S2各自的长度L1、L2(这些数值被预先纪录储存在储存器里)和角度θ1的测量值θ1_R并通过几何学的运算来求出角度θ2。

具体而言，在以线段S1、S2、S3为3边的三角形中，下式(2)、(3)的关系式是成立的。其中，L3为线段S3的长度。

L3²＝L1²+L2²-2·L1·L2·cosθ1   ......(2)

L1²＝L2²+L3²-2·L2·L3·cosθ2   ......(3)

因而，根据L1、L2的值和角度θ1的测量值并通过算式(2)可以计算出L3的值。然后，根据该算定值L3、L1和L2的值并通过算式(3)能够计算出角度θ2。

而且，在将z轴与线段S2所成的角度设定为θ3时，该角度θ3由于是支撑力传感器30相对于小腿架13的安装角度因而是预先确定了的常数值。并且，通过将该常数值的角度θ3(该数值被预先纪录存储在未图示的储存器里)减去如上述方式计算得的角度θ2可求得算式(1)的运算所需的角度θk的值。

所以，在本实施方式中，在右侧支撑力测量处理机构62R的S203处理中，根据如上述方式计算得出的θk和腿连杆3R的支撑力传感器30的测定值Fx、Fz并由所述算式(1)能够得到右腿连杆3R的总上推力承担量的测量值Fankle_R。

以上是右侧支撑力测量处理机构62R的S203处理的详细说明。左侧支撑力测量处理机构62L的处理也与之相同。

另外，在本实施方式中，虽然将支撑力传感器30设定为3轴力传感器或是2轴力传感器，并根据所述算式(1)能够得出各腿连杆3的总上推力承担量的测量值Fankle。但是，即使支撑力传感器30采用1轴力传感器也能够得出测量值Fankle。例如，当支撑力传感器30是仅测图9中x轴向上的力Fx的传感器时，能够根据下式(4)来求得测量值Fankle。同时，当支撑力传感器30是仅测图9中z轴向的力Fz的传感器时，可以根据下式(5)来求得测量值Fankle。

Fankle＝Fx/sinθk   ......(4)

Fankle＝Fz/cosθk   ......(5)

但是，在使用算式(4)或(5)时，当角度θk是接近0度或90度的角度时，Fankle值的精度则变差。所以，优选通过所述算式(1)来求得Fankle的测量值。

另外，测量值Fankle也可以由Fx的平方值与Fz的平方值之和的平方根来求得。这时则不需要膝角度的测量值θ1。

作为补充，以上所说明的各测量处理机构60、61、62的处理并不一定按顺序进行。例如，也可以按时分等并列性地进行各测量处理机构60、61、62的处理。但是，在支撑力测量处理机构62R、62L的处理中使用θ1时，在支撑力测量处理机构62R、62L的处理之前有必要先进行膝角度测量处理机构61R、61L的处理。

另外，在本实施方式中，用于测量各腿连杆3的总上推力承担量的支撑力传感器30是介于第三关节14与小腿架13(更正确而言，是上部小腿架13a)之间。但是也可以使该支撑力传感器介于第三关节14与脚板安装部15之间(例如是第三关节14和脚板安装部15的连结部34之间)。此时，测量第三关节14的转动角，通过对由第三关节14与脚板安装部15间的支撑力传感器测定的支撑力进行坐标转换，能够测量从第三关节14作用于小腿架13上的支撑力。

随后，运算处理部51执行所述左右目标承担量确定机构63的处理。以下参照图10对该处理进行详细说明。图10是表示左右目标承担量确定机构63的处理流程的框图。

在S301中，所述按键开关53的操作设定的上推力的设定值被通过低通滤波器。该低通滤波器的截止频率例如是0.5Hz。由此，确定从落座部2作用至使用者A上的上推力的目标值、即目标上推力。S301中的低通滤波器是用于防止在上推力的设定值被更改时等情况下而产生的从落座部2作用于使用者A上的上推力急剧变化的现象的一种设备。在上推力的设定值被保持在常数时的状态下，该设定值则就这样被确定为目标上推力。

接着，在S302中推定所述用具自重补偿力，该用具自重补偿力是一种克服步行辅助用具1所受的重力与步行辅助用具1所产生的惯性力之和的支撑力。关于该推定处理的说明在后面进行叙述。

随后，在S303处，通过将该用具自重补偿力的推定值加到所述目标上推力上来确定所述总上推力的目标值、即目标总上推力。

另外，虽然省略了图示，在本实施方式中，所述上推力控制ON/OFF开关被操作为OFF时，通过各支撑力测量处理机构62将如上所述那样求得的右侧腿连杆3R的总上推力承担量的测量值Fankle_R和左侧腿连杆3L的总上推力承担量的测量值Fankle_L进行加算，并使加算而得的数值(相当于总上推力的测量值)通过与所述S301中的低通滤波器具有相同特性的低通滤波器，并由此来确定目标总上推力。所以，该场合下的目标总上推力总是以保持为现状的实际的总上推力的形式而被确定。

另一方面，在S304处，根据由各踩踏力测量处理机构60如所述方式而求得的右腿踩踏力的测量值FRF_R的大小和左腿踩踏力的测量值FRF_L的大小来确定下述分配比率，该分配比率是指用于将所述目标总上推力分配给左右腿连杆3上的一种比值。该分配比率由右侧分配比率和左侧分配比率组成，两分配比率之和为1，其中，右侧分配比率是目标总上推力分配给右侧腿连杆3R的右侧百分比；左侧分配比率是目标总上推力分配给左侧腿连杆3L的左侧百分比。

此时，右侧分配比率是测量值FRF_R的大小相对于测量值FRF_R大小与测量值FRF_L大小之和的一种比值，即由FRF_R/(FRF_R+FRF_L)的形式来确定。同样，左侧分配比率是测量值FRF_L相对于测量值FRF_R大小与测量值FRF_L大小之和的一种比值，即由FRF_L/(FRF_R+FRF_L)的形式来确定。在该情况下，使用者A其中一方的腿为站立腿、另一方的腿为自由腿的状态(即为单腿支撑的状态)时，对应于自由腿的分配比率为0，对应于站立腿的分配比率则为1。

这里，在所述各踩踏力测量处理机构60的S104的转换处理(参照图6)中，对各腿踩踏力的测量值FRF设定上限值的理由进行说明。在使用者A的两腿为站立腿的状态(即处于两腿支撑时的状态)下，各腿踩踏力的所述临时测量值FRF_p一般不会进行平滑地变化，而是容易产生频繁的变动。在这种情况下，如根据临时测量值FRF_p来确定左右的分配比率时，该分配比率会产生频繁变化，目标总上推力的各腿连杆3的承担百分比易出现频繁变化。其结果，容易产生从落座部2作用于使用者A的上推力的微小变动。进而，导致给使用者A有不适感的可能性。因此，在本实施方式中设定了各腿踩踏力的测量值FRF的上限值，在两腿支撑时的状态下防止了诸如左右的分配比率会产生频繁变化的状况。此时，在两腿支撑时的状态下，基本上除了刚开始的阶段和即将结束的阶段以外，左右的分配比率均被维持在1/2而使左右的分配比率处于稳定。

另外，可以在所述图7中根据所述图表来得出测量值FRF_R(L)，其中，图7中的该图表仅有阀值FRF1，并设定当使用者A各腿踩踏力的临时测量值FRF_p_R(L)在阀值FRF1以上时，踩踏力的测量值FRF_R(L)呈线性增加。用于由临时测量值FRF_p得出FRF_R(L)的图表的阀值FRF1、FRF2等可对应于使用者A所喜好的上推力的感受、步行辅助用具1的重量和控制装置50的计算能力等来适当进行确定。

作为补充，在本实施方式中，由S304的处理确定的右侧分配比率以及左侧分配比率在所述的S302的处理中使用。因此，S304的处理在S302、S303的处理之前被执行。

回到图10的说明，接着，进行与右侧腿连杆3R相关的S305、S306的处理以及与左侧腿连杆3L相关的S307、S308的处理。在与右侧腿连杆3R相关的S305、S306的处理中，先是在S305处将右侧分配比率乘上目标总上推力。由此，求出作为目标总上推力中的右侧腿连杆3R所承受的承担量的总上推力承担量的临时目标值Tp_Fankle_R。随后，通过将该临时目标值Tp_Fankle_R通过S306的低通滤波器，最终求出右侧腿连杆3R的、作为右侧腿连杆3R的总上推力承担量的目标值的控制目标值T_Fankle_R。S306的低通滤波器是用于消除伴随膝角度θ1的变动而产生的噪音成分的装置。该低通滤波器的截止频率例如可为15Hz。

同样，在与左侧腿连杆3L相关的S307、S308的处理中，先是在S307处将左侧分配比率乘上由所述S303处被确定的目标总上推力。由此，求出作为目标总上推力中的左侧腿连杆3L所承受的承担量的总上推力承担量的临时目标值Tp_Fankle_L。随后，通过将该临时目标值Tp_Fankle_L通过S308的低通滤波器，最终求出左侧腿连杆3L的、作为左侧腿连杆3L的总上推力承担量的目标值的控制目标值T_Fankle_L。

在本实施方式中，所述S302的处理以下述方式执行。图11是表示该推定处理的流程的框图。

在本实施方式中的S302的处理中，使用由所述各膝角度测量处理机构61求得的各腿连杆3的膝角度的测量值θ1和由所述S304的处理确定的分配比率，推定用具自重补偿力。具体为执行S1001、S1002的处理。在S1001中，将由所述S304的处理确定的右侧分配比率乘上由所述右侧膝角度测量处理机构61R求得的腿连杆3R的膝角度的测量值θ1_R。同样，在S1002中，将由所述S304的处理确定的左侧分配比率乘上由所述左侧膝角度测量处理机构61L求得的腿连杆3L的膝角度的测量值θ1_L。随后，在S1003处将S1001、S1002的各自的运算结果的值进行合计。求出该合计后的值作为膝代表角度(其相当于本发明中的第二关节位移量代表值)。该膝代表角度换言之是以右侧分配比率、左侧分配比率为加权系数的膝角度的测量值θ1_R、θ1_L的加权平均值。以该方式求得的膝代表角度与步行辅助用具1重心在上下方向上的位置(离地面的高度位置)、进而与用具自重补偿力有较高的相关关系。

因而在本实施方式中，接着在S1004处基于上述膝代表角求解步行辅助用具1的重心(以下称装置重心)的位置(上下方向上的位置)。在该场合，例如由膝代表角度按照预先设定的相关图表(表示膝代表角度与步行辅助用具1重心在上下方向上的位置之间的相关关系的图表)来求出装置重心在上下方向上的位置(自地面的该重心的高度)。另外，例如使用由相当于膝关节的一种关节来连结2个刚体要素的一种刚体支架模型(该刚体支架模型比如是这样的一种模型：2个刚体要素间的角度与所述膝代表角度相一致，且其中一方的刚体要素具有与自步行辅助用具1的各腿连杆3的第二关节12以上的整体重量相等的重量，另一方的刚体要素具有与自第二关节12以下的整体重量相等的重量)，通过几何学上的运算，计算出步行辅助用具1的重心在上下方向上的位置。

接着，通过在S1005处对由上述方式求得的装置重心的位置进行二阶微分来计算出该装置重心在上下方向上的加速度(动作加速度)。随后，在S1006处计算出该装置重心的加速度与重力加速度(常数)的和。并且，在该S1006的运算结果的数值上乘以步行辅助用具1的整体重量、即装置总质量，得出该乘积后的数值，并将其作为用具自重补偿力的推定值。

根据如上所述的方式推定用具自重补偿力，就能通过简易的方法容易地推定出用具自重补偿力。

以上是包括了S302的处理在内的左右目标承担量确定机构63的详细处理。作为补充，S301～S303的处理相当于本发明的目标总上推力确定机构。另外，S304～S308的处理相当于本发明的分配机构。并且，S302的处理相当于本发明的用具自重补偿力推定机构。

在执行了如上所述的左右目标承担量确定机构63的处理后，运算处理部51依次或并列执行反馈操作量确定机构64R、64L以及前馈操作量确定机构65R、65L的处理。

参照图12说明反馈操作量确定机构64R、64L的处理。图12是表示反馈操作量确定机构64R、64L的处理流程的框图。另外，由于反馈操作量确定机构64R、64L的运算法则相同，在图12中用括号表示左侧反馈操作量确定机构64L。

以下代表性说明右侧反馈操作量确定机构64R的处理。首先，在S401处计算出由所述左右目标承担量确定机构63确定的右侧腿连杆3R的控制目标值T_Fankle_R与由所述右侧支撑力测量处理机构62测定的右侧腿连杆3R的总上推力承担量的测量值Fankle_R间的偏差(T_Fankle_R-Fankle_R)。然后，在S402、S403处分别将增益系数Kp、Kd乘以该偏差值。进一步将S403的运算结果在S404处进行微分(图中的“s”是指微分运算符)，并在S405处将该微分值与S402的运算结果进行加算。由此，通过作为反馈控制方式的PD控制方式计算出右侧电动机27的电流操作量Ifb_R以使偏差(T_Fankle_R-Fankle_R)收敛为0。操作量Ifb_R是指右侧电动机27的指示电流值的反馈成分。

在该情况下，在本实施方式中，在S406处设定所述增益系数Kp、Kd的值使其对应于腿连杆3R的膝角度的测量值θ1_R可变。其理由在于，根据腿连杆3R的膝角度，落座部2的上推力相对于电动机27R的电流变化(扭矩变化)的变化敏感度会产生变化。此时，膝角度θ1_R越大(腿连杆3R伸得越直)，落座部2的上推力相对于电动机27R的电流变化(扭矩变化)的变化敏感度会升高。因此，在S406处，根据省略了图示的数据图表，基本上是以腿连杆3R的膝角度的测量值θ1_R越大将增益系数Kp、Kd的值设定得越小的方式来设定该增益系数Kp、Kd的值。

以上是右侧反馈操作量确定机构64R的处理。左侧反馈操作量确定机构64L的处理也相同。另外，在本实施方式中，虽然使用PD控制方式作为反馈控制方式，但也可以使用PD控制方式以外的反馈控制方式(例如PID控制方式)。

接着，参照图13说明前馈操作量确定机构65R、65L的处理。图13是表示前馈操作量确定机构65R、65L的处理流程的框图。同时，由于前馈操作量确定机构65R与65L的运算法则相同，所以在图13中用括号表示与左侧前馈操作量确定机构65L相关的内容。

以下，代表性地说明右侧前馈操作量确定机构65R的处理。在S501处，由所述膝角度测量处理机构61R测定的腿连杆3R的膝角度的测量值θ1_R进行微分。由此计算出该腿连杆3R的膝角度的角速度ω1_R。并且，在S502处，利用腿连杆3R的膝角度的测量值θ1_R和由所述支撑力测量处理机构62R测定的腿连杆3R的总上推力承担量的测量值Fankle_R计算出腿连杆3R的线缆32a、32b实际的拉力、即实际张力T1。参照图14说明该实际张力T1的计算处理。另外，在图14中，对腿连杆3进行示意化表示。同时，在图14中，对与图9相同的要素付以相同的参照记号。

首先，由下式(6)计算出与表示腿连杆3R的总上推力承担量的测量值Fankle_R的线段S2相正交的分量Fankle_a。

Fankle_a＝Fankle_R·sinθ2   ......(6)

其中，角度θ2是Fankle_R与线段S2所成的角度。正如参照所述图9所进行的说明，可利用测量值θ1_R并由几何学运算来计算出该θ2角(参照所述算式(2)、(3))。

然后，如下式(7)所示，将线段S2的长度L2乘以用上述方法求得的Fankle_a。由此，计算出因Fankle_R而在第二关节12(膝关节)处产生的力矩M1。

M1＝Fankle_a·L2   ......(7)

因线缆32a、32b的实际张力T1而在滑轮31上产生的力矩在稳定状态下与所述力矩M1相均衡。因而，进一步如下式(8)所示那样，通过将M1除以滑轮31的有效半径r来算出线缆32a、32b的实际张力T1。

T1＝M1/r   ......(8)

以上为S502处理的详细内容。

返回至图13的说明，进一步在S503处算出腿连杆3R的线缆32a、32b的目标张力T2。该目标张力T2是指对应于所述左右目标承担量确定机构63的处理所确定的腿连杆3R的控制目标值(总上推力承担量的目标值)而应在线缆32a、32b上产生的一种拉力。该目标张力T2的计算处理与S502的计算处理相同。更具体而言，通过将所述算式(6)右边的Fankle_R与所述左右目标上推力确定机构63的处理所确定的腿连杆3R的控制目标值T_Fankle_R进行替换，算出与控制目标值T_Fankle_R的所述线段S2(参照图14)相垂直的分量。然后，通过将该算得的分量作为所述算式(7)右边的Fankle_a的替代进行使用，算出腿连杆3R的第二关节12的目标力矩。并且，通过使用该目标力矩来代替所述算式(8)右边的M1，算出线缆32a、32b的目标张力T2。

以上为S503的处理。

在执行如上所述的S501～S503的处理后，在S504处，使用由上述方法算得的第二关节12的角速度ω1_R、线缆32a、32b的实际张力T1以及目标张力T2并通过规定的前馈处理来确定电动机27R的电流操作量Iff_R。操作量Iff_R是指电动机27R的指示电流值的前馈分量。

在该S504的处理中，通过由下式(9)所表述的模型公式来计算出操作量Iff_R。

Iff_R＝B1·T2+B2·ω1_R+B3·sgn(ω1_R)   ......(9)

其中，B2＝b0+b1·T1；B3＝d0+d1·T1

这里，算式(9)中的B1为常数系数，B2、B3分别如算式(9)的条件所述那样是由实际张力T1的一次函数表示的系数。另外，b0、b1、d0、d1为常数。同时，sgn()表示符号函数。

该式(9)是表示电动机27的电流、线缆32a、32b的拉力和第二关节12的角速度ω1之间关系的模型公式。详细而言，该式(9)右边的第一项是表示与拉力成比例的比例项；第二项是表示对应了线缆32a、32b与滑轮31间的粘性摩擦力的项；第三项是表示对应了线缆32a、32b与滑轮31间的动摩擦力的项。另外，也可以在算式(9)的右边再追加对应了第二关节12的角速度的项(即对应于惯性力的项)。

作为补充，用于算式(9)的运算的各常数B1、b0、b1、d0、d1预先通过诸如使算式(9)左边的值与右边的值之差的平方值为最小的辨识算法来进行实验性的辨识运算。并且，辨识运算后的各常数B1、b0、b1、d0、d1被纪录储存在未图示的储存器里并供步行辅助用具1动作时使用。

以上是右侧前馈操作量确定机构65R的处理。左侧前馈操作量确定机构65L的处理也相同。

参照图5，如上所述，在算出电动机27R的电流操作量Ifb_R、Iff_R和电动机27L的电流操作量Ifb_L、Iff_L后，通过由加算处理机构66R对操作量Ifb_R和Iff_R进行加算，运算处理部51确定电动机27R的指示电流值。同时，通过由加算处理机构66L对操作量Ifb_L和Iff_L进行加算，运算处理部51确定电动机27L的指示电流值。并且，运算装置51将这些指示电流值输出给分别与各电动机27对应的驱动电路52。此时，驱动电路52按照所被付予的指示电流对电动机27进行通电。

以上说明的运算处理部51的控制处理按照规定的控制周期执行。据此，各腿连杆3的实际总上推力承担量的测量值Fankle会与对应于该腿连杆3的控制目标值T_Fankle相一致的方式(进行收敛的方式)，操作电动机27的扭矩产生、进而操作该腿连杆3的第二关节12(膝关节)的驱动力。

在该情况下，对应左右各腿连杆3R、3L的控制目标值T_Fankle_R、T_Fankle_L的和与目标总上推力相一致。并且，该目标总上推力是在由上推力设定用按键开关53设定的上推力的目标值上再加上所述用具自重补偿力的一种力。因此，以使从地面作用至各腿连杆3R、3L的支撑力的总和(≈所述腿连杆支撑力的总和)会成为目标总上推力的方式，控制电动机27R、27L产生转矩。

其结果，使步行辅助用具承担用于克服于步行辅助用具1所受的重力与在步行辅助用具上产生的惯性力(上下方向上的惯性力)之和的支撑力的同时，并将从落座部2实际作用至使用者A上的上推力适当地控制至目标值。也就是说，能够适当地补偿来自步行辅助用具1上产生的惯性力和该步行辅助用具1所受的重力的影响，并从落座部2将被作为目标的上推力作用于使用者A上。

此外，根据使用者A的右腿侧与左腿侧的踩踏力的测量值FRF_R、FRF_L的比率来确定作为目标总上推力的各腿连杆3的承担量的所述控制目标值T_Fankle，以使右侧、左侧的控制目标值T_Fankle_R、T_Fankle_L的比值与使用者A的右腿侧、左腿侧的踩踏力的测量值的比值相一致。因此，能够符合使用者A想要进行的腿部动作来设定目标总上推力的各腿连杆3的承担量，进而能够从落座部2将上推使用者A的上推力顺利且稳定地作用至使用者A身上。

接着，说明本发明的第二实施方式。本实施方式与第一实施方式仅在一部分构成和处理上不同。因此，以这些不同点为中心进行说明，并省略说明与第一实施方式相同的构成或处理部分。

参考所述图1，在本实施方式中具有被装设在落座部2的规定位置(例如是下表面部分)上的角速度传感器80，并如图4中的虚线所示，该加速度传感器80的输出(加速度测定值)被输入于运算处理部51内。另外，加速度传感器80可测定上下方向上的加速度，在其加速度测定值中包含有重力加速度的分量。

由加速度传感器80输入至运算处理部51的加速度测定值在左右目标承担量确定机构63中被使用(参照图5中的虚线箭头)。更详细而言，在本实施方式中，使用加速度传感器80的加速度测定值是为了在所述图10的S302处推定用具自重补偿力。

图15是表示本实施方式中用具自重补偿力的推定处理的流程框图。在该推定处理中，使用了加速度传感器80的加速度测定值的同时，还使用由所述各膝角度测量处理机构61所求出的各腿连杆3的膝角度的测量值θ1。以下概略性说明该推定处理，步行辅助用具1作为以下各部分的集合体来进行处理，所述各部分包括：由落座部2和固定于该落座部2上的构件组成的部分(以下称用具基部)；包含了右侧腿连杆3R、且相对落座部2与右侧腿连杆3R以一整体的形式能够进行相对性活动的部分(以下称用具右腿部)；包含了左侧腿连杆3L、且相对落座部2与左侧腿连杆3L以一整体的形式能够进行相对性活动的部分(以下称用具左腿部)。在具有所述图1中所示结构的步行辅助用具1中，用具右腿部中包括电动机27R和脚板安装部15R；用具左腿部中包括电动机27L和脚板安装部15L。另外，当将电动机27R、27L相对于落座部2进行固定时，该电动机27R、27L则被包括在所述用具基部中。以下，有时会将用具基部、用具右腿部以及用具左腿部分别总称性地称为用具组成部。

进而，测定或推定各用具组成部的重心上在上下方向上的实际的加速度(包括重力加速度的成分)。而且，通过在各用具组成部上下方向上的加速度(绝对加速度)上乘以该用具组成部的重量，推定出克服于该用具组成部所受重力与该用具组成部上产生的上下方向上的惯性力之和的支持力。该支持力是指所述用具自重补偿力中以该用具组成部的重量为起因的分量，以下称其为用具部分自重补偿力。然后，将所有的用具组成部的该用具部分自重补偿力的推定值进行相加，求出用具自重补偿力的推定值。

以下参照图15具体说明该推定处理。

首先，依次或是并列执行S2001、S2002的处理与S2003、S2004的处理，其中，S2001、S2002处理用于求出(推定)用具右腿部的重心上相对落座部2在上下方向上的相对加速度；S2003、S2004处理用于求出(推定)用具左腿部的重心上相对落座部2在上下方向上的相对加速度。

即，在S2001处，依据由右侧膝角度测量处理机构61R求得的腿连杆3R的膝角度的测量值θ1_R，求出用具右腿部相对于落座部2的相对位置(上下方向上的相对位置)。在该场合时，例如可以预先设定相关数据，将其记忆存储在未图示的储存器中，其中，所述相关数据表示诸如在腿连杆3R的下端部(脚板安装部15R)处于落座部2的正下方的状态下用具右腿部的重心相对落座部2的相对位置(上下方向上的相对位置)、与腿连杆3R的膝角度之间的相关关系。进而，在S2001处，依据测量值θ1_R并按照该相关数据，求出用具右腿部的重心相对于落座部2的相对位置(上下方向上的相对位置)。

随后，用这样的方式求得的用具右腿部的重心相对位置的时序在S2002处进行二阶微分，由此推定用具右腿部重心相对于落座部2在上下方向上的相对加速度。

同样，在S2003处，依据由左侧膝角度测量处理机构61L求得的腿连杆3L的膝角度的测量值θ1_L，按照预先被设定的相关数据(表示诸如在腿连杆3L的下端部(脚板安装部15L)处于落座部2的正下方的状态下用具右腿部的重心相对落座部2的相对位置(上下方向上的相对位置)、与腿连杆3L的膝角度之间的相关关系的一种相关数据，求出用具左腿部的重心相对于落座部2的相对位置(上下方向上的相对位置)。然后，用这样的方式求得的用具左腿部的重心相对位置的时序在S2004处进行二阶微分，由此推定用具左腿部重心相对于落座部2在上下方向上的相对加速度。

接着，执行S2005、S2006的处理。在S2005处，通过将加速度传感器80的加速度测定值加至所述S2002处求得的用具右腿部的相对加速度，求出用具右腿部的上下方向加速度(绝对加速度)。同样，在S2006处，通过将加速度传感器80的加速度测定值加至所述S2004处求得的用具左腿部的相对加速度，推定用具左腿部的上下方向加速度(绝对加速度)。

另外，由于加速度传感器80被安装在落座部2上，加速度传感器80的加速度测定值即指用具基部重心的绝对加速度(上下方向上的绝对加速度)的测定值。

此后，执行S2007、S2008、S2009、S2010的处理。

在S2007处，将用具基部的重量与加速度传感器80的加速度的测定值、即用具基部的上下方向加速度的测定值进行乘积。由此，求出关于用具基部的用具部分自重补偿力。另外，在S2008处，将用具右腿部的重量与在S2005处求得的用具右腿部的上下方向加速度的推定值进行乘积。由此求出关于用具右腿部的用具部分自重补偿力。同时，在S2009处，将用具左腿部的重量与在S2006处求得的用具左腿部的上下方向加速度的推定值进行乘积。由此求出关于用具左腿部的用具部分自重补偿力。

随后，在S2010处，将由如上方式求得的用具基部、用具右腿部、用具左腿部各自的用具部分自重补偿力进行合计。由此得出用具自重补偿力的推定值。

以上所说明的组成及处理以外的组成和处理与所述第一实施方式的相同。

在本实施方式中也能起到与所述第一实施方式相同的效果。另外，在推定用具自重补偿力时，除了各腿连杆3的膝角度的测量值θ1，还可以通过使用由加速度传感器80测定的测定值，能够精度较高地推定用具自重补偿力。其结果能够精度较高地执行对上推力的目标值的控制。

此外，在以上所说明的各实施方式中，各腿连杆3虽说具有第一～第三关节10、12、14，但也可以具有更多的关节。但是，在这种场合下，需要有驱动器来驱动除了将腿连杆连结于落座部(上推力传递部)的关节、以及将该腿连杆连结于脚板安装部的关节以外的各关节。

另外，虽说是使用了支撑力传感器30来测量由各腿连杆所承担的支撑力的承担量，但也可以利用步行辅助用具1的动力学模型来推定该支撑力的承担量。

工业上的利用性

如上所述，本发明在提供一种能够适当地辅助使用者进行步行运动的这一方面是有效用的。

Claims (5)

1.一种步行辅助用具的控制装置，所述步行辅助用具具备：上推力传递部，其以能够使朝上的上推力作用于使用者的躯干部的方式与该躯干部接触；左右一对脚板安装部，其分别安装于使用者各腿部的脚板上，在该使用者的各腿为站立腿时与地面相接触；左右一对腿连杆，其分别具有多个关节，并且该左右一对腿连杆分别连结所述上推力传递部和各脚板安装部；右侧腿连杆用驱动器及左侧腿连杆用驱动器，其驱动所述各腿连杆的至少一个关节，

所述步行辅助用具的控制装置的特征在于，具备：

目标上推力设定机构，其设定所述上推力的目标值；

用具自重补偿力推定机构，其推定支撑力的总和作为用具自重补偿力，其中，所述支撑力的总和是指克服由所述步行辅助用具的运动而在该步行辅助用具上实际产生的上下方向的惯性力以及作用于该步行辅助用具的重力而从地面作用于各腿连杆上的支撑力的总和；

目标总上推力确定机构，其将所述上推力的目标值和所述推定的用具自重补偿力的总和确定为所述步行辅助用具的目标总上推力；

驱动器控制机构，其控制所述右侧腿连杆用驱动器以及左侧腿连杆用驱动器的驱动力以使从地面实际作用于所述步行辅助用具的各腿连杆上的支撑力的总和成为所述目标总上推力。

2.根据权利要求1所述的步行辅助用具的控制装置，其特征在于，

所述步行辅助用具的控制装置还具备：踩踏力测量机构，其根据安装在所述各脚板安装部上的第一力传感器的输出来测量所述使用者各腿的踩踏力；分配机构，其按照所述测量的使用者左腿的踩踏力与右腿的踩踏力之间的比率来分配所述目标总上推力，由此确定该目标总上推力中各腿连杆的承担量的目标值、即目标承担量，

所述驱动器控制机构由以下两机构组成：控制所述右侧腿连杆用驱动器的驱动力以使从地面实际作用于所述右侧腿连杆上的支撑力成为与该右侧腿连杆对应的所述目标承担量的机构；以及，控制所述左侧腿连杆用驱动器的驱动力以使从地面实际作用于所述左侧腿连杆上的支撑力成为与该左侧腿连杆对应的所述目标承担量的机构。

3.根据权利要求2所述的步行辅助用具的控制装置，其特征在于，

所述步行辅助用具的控制装置还具备：控制对象力测量机构，其根据该腿连杆上安装的第二力传感器的输出来测量从地面实际作用于所述各腿连杆上的支撑力作为控制对象力，

控制所述右侧腿连杆用驱动器的驱动力的机构是这样的一种机构：对所述右腿连杆用驱动器进行反馈控制以使所述测量的右侧腿连杆的控制对象力接近与该右侧腿连杆对应的所述目标承担量；

控制所述左侧腿连杆用驱动器的驱动力的机构是这样的一种机构：对所述左腿连杆用驱动器进行反馈控制以使所述测量的左侧腿连杆的控制对象力接近与该左侧腿连杆对应的所述目标承担量。

4.根据权利要求2所述的步行辅助用具的控制装置，其特征在于，

所述各腿连杆由经第一关节连结于所述上推力传递部的大腿架、经第二关节连结于该大腿架上的小腿架以及将所述脚板安装部连结于该小腿架上的第三关节构成，

所述步行辅助用具的控制装置还具备关节位移量测量机构，该关节位移量测量机构测量所述各腿连杆的第二关节的位移量，

所述用具自重补偿力推定机构根据第二关节位移量代表值，依次推定所述步行辅助用具的重心在上下方向的位置，并由该上下方向的位置的推定值的时序、所述步行辅助用具的重量以及重力加速度来推定所述用具自重补偿力，其中，所述第二关节位移量代表值是指下述两值的和，即：将左侧的腿部踩踏力相对于所述测量的使用者的左右各腿部的踩踏力的总和的比率乘以所述测量的左侧腿连杆的第二关节的位移量而得的值；以及，将右侧的腿部踩踏力相对于所述踩踏力的总和的比率乘以所述测量的右侧腿连杆的第二关节的位移量而得的值。

5.根据权利要求2所述的步行辅助用具的控制装置，其特征在于，

所述各腿连杆由经第一关节连结于所述上推力传递部的大腿架、经第二关节连结于该大腿架上的小腿架以及将所述脚板安装部连结于小腿架上的第三关节构成，

所述步行辅助用具的控制装置还具备：测量所述各腿连杆的第二关节的位移量的关节位移量测量机构以及检测所述上推力传递部的加速度的加速度传感器，

所述用具自重补偿力推定机构具备以下五个机构，即：

根据所述加速度传感器的输出和预先被设定好的用具基部的重量，推定所述用具自重补偿力中由所述用具基部的重量所引起的第一分量的机构，其中，所述用具基部是由所述步行辅助用具中的所述上推力传递部以及固定在该上推力传递部上的部分构成；

根据所述测量的右侧腿连杆的第二关节的位移量来推定用具右腿部的重心相对于所述用具基部在上下方向上的相对位置的机构，其中，所述用具右腿部是可以与所述步行辅助用具中的右侧腿连杆成整体地相对于所述用具基部进行相对活动的部分；

根据所述推定的用具右腿部的重心在上下方向的相对位置的时序、预先设定的该用具右腿部的重量以及所述加速度传感器的输出，推定所述用具自重补偿力中的由用具右腿部的重量所引起的第二分量的机构；

根据所述测量的左侧腿连杆的第二关节的位移量来推定用具左腿部的重心相对于所述用具基部在上下方向的相对位置的机构，其中，所述用具左腿部是可以与所述步行辅助用具中的左侧腿连杆成整体地相对所述用具基部进行相对活动的部分；

根据所述推定的用具左腿部的重心在上下方向的相对位置的时序和预先设定的该用具左腿部的重量以及所述加速度传感器的输出，推定所述用具自重补偿力中的由用具左腿部的重量所引起第三分量的机构，并且，

将所述推定的第一～第三分量的总和推定为所述用具自重补偿力。

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