CN101917902B

CN101917902B - 重心位置检测装置以及具有该重心位置检测装置的装戴式动作辅助装置

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Publication number: CN101917902B
Application number: CN200880122559.4A
Authority: CN
Inventors: 山海嘉之; 引头一树
Original assignee: JAPAN GOVERNMENT; Cyberdyne Inc
Current assignee: JAPAN GOVERNMENT; Cyberdyne Inc
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2028-12-09
Also published as: EP2226006B1; US20100271051A1; PL2226006T3; CN103356169A; CN103356169B; US8773148B2; JP4997614B2; CN101917902A; JPWO2009084387A1; EP2226006A1; KR20100094998A; WO2009084387A1; HK1190058A1; HK1148927A1; EP2226006A4

Abstract

在负荷测定部50、52中设置了反力传感器50a、50b、52a、52b，用来对装戴者12的左右足底面的足尖和足跟的2个位置的负荷进行测定。另外，反力传感器50a检测出右足前侧(右足尖)的负荷的反力，反力传感器50b检测出右足后侧(右足跟)的负荷的反力。反力传感器52a检测出左足前侧(左足尖)的负荷的反力，反力传感器52b检测出左足后侧(左足跟)的负荷的反力。各反力传感器50a、50b、52a、52b是根据静电电容的变化检测出装戴者12的步行动作分别作用至右足和左足的负荷，因此，可以分别检测出由体重移动所引起负荷变化、以及装戴者12的足部是否与地面接触。

Description

重心位置检测装置以及具有该重心位置检测装置的装戴式动作辅助装置

技术领域

本发明涉及一种重心位置检测装置以及具有该重心位置检测装置的装戴式动作辅助装置，该重心位置检测装置对作用至足底面的负荷进行测定，并根据所测定到的负荷的变化，检测出重心位置的移动。

背景技术

例如，在关节患病导致臂部或腿部难以活动、或者肌力低下导致关节难以活动的情况下，已经开发出了一种通过将动作辅助用具装戴至臂部或腿部来对关节的动作进行辅助的装戴式动作辅助装置(参照专利文献1)。

这种装戴式动作辅助装置因为是一种通过检测出根据装戴者的意思所产生的生物体电位，并根据该生物体电位来生成用于控制马达(发动机)的控制信号的构成，所以，可以如自己的肌力一样将动作辅助用具的驱动力传递至臂部或腿部。

另外，当装戴者进行步行动作时，通过不仅根据如上所检测出的生物体电位对马达的转矩(辅助力)进行控制，而且还对作用至装戴者的足底面的负荷(体重)进行测定，来对基于步行动作的重心位置进行检测。然后，结合装戴者的步行动作的速度以及左足和右足的前后动作的时机，对各马达转矩的输出时机进行调整。这样，装戴者就能够以仅使用自己的力量进行步行时的相同的感觉，一边接受马达转矩的辅助，一边自然地进行步行。

作为现有的重心位置检测装置，是通过将用于检测重心的重心传感器(反力传感器)安装至装戴者的足底面，检测出步行动作时作用至左右两个足底面的负荷，再根据该左右两个足底面的负荷的变化来求出重心位置的。另外，作为重心传感器，例如，具有如专利文献2所记载的用于对作用至两足的体重的压力进行检测的感压传感器等。

专利文献1：(日本)特开2005-95561号公报

专利文献2：(日本)特开2006-204730号公报

发明内容

本发明想要解决的课题如下：

但是，在现有的重心位置检测装置中，因为重心传感器使用了感压传感器，该感压传感器的检测方式为对步行动作时的体重的压力(反力)进行检测，所以，具有这样的问题，即：进行步行动作时，体重反复地作用至感压传感器，这样，足底面的动作会导致产生挠曲，该挠曲动作会很容易地引起被形成为薄膜状的感压传感器的导电层发生断裂，降低其耐久性。

因此，本发明是鉴于上述情况而提出的，其课题在于，提供一种可以解决上述问题的重心位置检测装置以及动作辅助装戴用具。

用于解决上述课题的技术手段如下：

为了解决上述课题，本发明具有以下技术手段。

(1)本发明是一种重心位置检测装置，具有用于测定足底面的负荷的负荷测定部，根据该负荷测定部所测定的各负荷的变化，检测出重心位置，其中，所述负荷测定部被保持为紧贴至所述足底面，通过检测出随体重移动而变化的静电电容(在本发明中有时也称“静电容量”)，来解决上述课题。

(2)本发明是上述(1)所记载的重心位置检测装置，其中，所述负荷测定部通过测定所述足底面的足尖和足跟的两个位置的负荷，来解决上述课题。

(3)本发明是上述(1)所记载的重心位置检测装置，其中，所述负荷测定部通过被设置在鞋垫中，来解决上述课题。

(4)本发明是上述(1)所记载的重心位置检测装置，其中，所述负荷测定部具有：具有弹性的板状的弹性板、被固定在该弹性板上面的上侧电极、以及被固定在所述弹性板下面的下侧电极，通过检测出所述上侧电极和所述下侧电极之间的静电电容，来解决上述课题。

(5)本发明是上述(4)所记载的重心位置检测装置，其中，所述上侧电极或所述下侧电极的任意的一个与GND相连，所述上侧电极或所述下侧电极的任意的另一个与恒电压(constant voltage)电源相连，通过根据所述上侧电极与所述下侧电极之间的电压值到达预定值的时间计算静电电容，来解决上述课题。

(6)本发明是上述(1)所记载的重心位置检测装置，其中，所述负荷测定部具有：下侧GND电极、被层叠在该下侧GND电极上面的下侧弹性板、被层叠在该下侧弹性板上面的电压检测电极、被层叠在该电压检测电极上面的上侧弹性板、以及被层叠在该上侧弹性板上面的上侧GND电极，通过根据由所述电压检测电极所检测出的电压到达预定电压的时间检测出静电电容，来解决上述课题。

(7)本发明是上述(6)所记载的重心位置检测装置，其中，所述负荷测定部通过在层叠了所述下侧GND电极、所述下侧弹性板、所述电压检测电极、所述上侧弹性板、以及所述上侧GND电极的状态下被接合成一体，来解决上述课题。

(8)本发明是上述(1)所记载的重心位置检测装置，其中，所述负荷测定部具有：具有沿一个方向按预定间隔被平行排列的多个电极线的第1电极片、被层叠在该第1电极片上面的弹性片、以及被层叠在该弹性片上面并且具有沿与所述第1电极片的电极线交叉的另一方向按预定间隔被平行排列的多个电极线的第2电极片，通过按顺序检测出所述第1电极片的电极线和所述第2电极片的电极线所交叉而成的矩阵状的各点的静电电容，来解决上述课题。

(9)本发明是上述(8)所记载的重心位置检测装置，其中，所述第1电极片以及所述第2电极片由薄膜状的挠性基板形成，通过在使所述弹性片介于所述第1电极片和所述第1电极片之间的状态下，将所述第1电极片、所述第2电极片以及所述弹性片接合成一体，来解决上述课题。

(10)本发明通过具有上述(1)所记载的重心位置检测装置、用于产生动作辅助力的驱动部、将该驱动部的驱动力传递至装戴者的足部的支架、用于检测出所述装戴者进行步行动作时的生物体信号的生物体信号检测部、以及根据该生物体信号检测部所得到的生物体信号以及由所述重心位置检测装置所检测出的重心位置对所述驱动部的驱动力进行控制的控制部，来解决上述课题。

(11)本发明是上述(10)所记载的装戴式动作辅助装置，其中，所述重心位置检测装置通过具有用于检测出作用至所述装戴者的右足底面的负荷的第1负荷测定部、用于检测出作用至所述装戴者的左足底面的负荷的第2负荷检测部、以及根据由所述第1负荷测定部所测定的右足负荷和由所述第2负荷测定部所测定的左足负荷的比率对所述装戴者的重心位置进行检测的检测部，来解决上述课题。

本发明的效果如下：

根据本发明，因为是通过检测出随体重移动而变化的静电电容，来检测出重心位置的移动，所以，即使电极的一部分发生了破损，也可以检测出与作用至足底面的负荷相对应的静电电容，因此，即使反复地发生由动作所引起的挠曲，本发明也可以检测出重心位置，还可以得到能够大幅度地提高耐久性的效果。

附图概述

图1是从前侧观察装戴了本发明的装戴式动作辅助装置的一个实施例的状态的斜视图。

图2是从后侧观察装戴了本发明的装戴式动作辅助装置的一个实施例的状态的斜视图。

图3是从底侧(下侧)观察负荷测定部50、52的图。

图4是表示动作辅助装戴支架18的装戴前的状态的斜视图。

图5A是表示负荷测定部50、52的制造工序1的图。

图5B是表示负荷测定部50、52的制造工序2的图。

图5C是表示负荷测定部50、52的制造工序3的图。

图5D是表示负荷测定部50、52的制造工序4的图。

图5E是表示负荷测定部50、52的制造工序5的图。

图5F是表示负荷测定部50、52的制造工序6的图。

图5G是表示负荷测定部50、52的制造工序7的图。

图6是表示负荷测定部50、52的等效电路的图。

图7是表示电容器C(反力传感器)的电压变化的曲线。

图8A是表示装戴者12的足跟与地面相接触时的负荷测定部50、52的动作的图。

图8B是表示装戴者12的整个足底面与地面相接触时的负荷测定部50、52的动作的图。

图8C是表示装戴者12的足尖与地面相接触时的负荷测定部50、52的动作的图。

图8D是表示装戴者12的足部离开地面时的负荷测定部50、52的动作的图。

图9是从正上面观察装戴者进行步行动作时的重心移动的轨迹的图。

图10是表示反力传感器50a、50b、52a、52b所输出的检测信号的推移的曲线。

图11是表示动作辅助装戴支架18和控制装置400之间的关系的控制系统的示意概念图。

图12是用于说明控制装置400所实行的反力传感器的校准处理的流程图。

图13是用于说明进行步行动作时控制装置400所实行的重心位置检测处理1的流程图。

图14是用于说明进行步行动作时控制装置400所实行的重心位置检测处理2的流程图。

图15是从下面观察负荷测定部50、52的变形例1的图。

图16是从下面观察负荷测定部50、52的变形例2的图。

图17是表示负荷测定部50、52的变形例3的分解斜视图。

图18是表示负荷测定部50、52的变形例4的分解斜视图。

符号说明：

10：装戴式动作辅助装置；

12：装戴者；

18：动作辅助装戴支架；

20、22、24、26：驱动马达；

36：控制单元；

38a、38b、40a、40b、42a、42b、44a、44b：生物体信号检测传感器；

50、52、50A、52A、50B、52B、50C、52C、50D、52D：负荷测定部；

50a、50b、52a、52b：反力传感器；

58：第1支架；

64：第1关节；

66：第2关节；

60：第2支架；

62：第3支架；

84：鞋；

100：下侧GND电极；

102：电极连接端子；

104：连接线；

106、174：GND线；

110：下侧弹性板；

120：保护用橡胶板；

130：足尖检测电极；

132、142：端子；

140：足跟检测电极；

152、154：芯线；

160：上侧弹性板；

170：上侧GND电极；

180：保护用橡胶板；

200：等效电路；

300：足部；

310：足跟；

320：足尖；

330：地面；

340：移动轨迹；

400：控制装置；

410：生物体信号处理单元；

420：随意控制单元；

430：驱动信号生成单元；

440：重心位置检测单元；

460：内存；

610：下侧GND电极；

620：下侧弹性层；

630：电极层；

640：上侧弹性层；

650：上侧GND电极；

612、632、652：挠性配线板；

710：下侧电极片；

712、732：电极线；

720：弹性层；

730：上侧电极片。

具体实施方式

下面，参照附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。

实施例1

图1是从前侧观察装戴了本发明的装戴式动作辅助装置的一个实施例的状态的斜视图。图2是从后侧观察装戴了本发明的装戴式动作辅助装置的一个实施例的状态的斜视图。

如图1和图2所示，装戴式动作辅助装置(以下称“动作辅助装置”)10例如是对因骨骼肌肉的肌力低下而导致步行不自由的下肢运动功能障碍者、或者如进行步行运动的康复训练的患者等靠自己的力量难以进行步行的人的步行动作进行辅助的装置。另外，动作辅助装置10的工作方式为：检测出根据脑信号产生肌力时所生成的生物体信号(表面肌电位)，并根据该检测信号付与来自致动器的驱动力。

装戴了动作辅助装置10的装戴者12按自己的意思进行步行动作时，动作辅助装置10付与一与步行动作所引起的生物体信号相对应的驱动转矩作为辅助力。这样，装戴者12就可以依靠自身的肌力和来自致动器(在本实施例中，使用了电动式驱动马达)的驱动转矩的合力来支撑整个体重，并进行步行。因此，装戴者12能够例如以平常步行时所需要的肌力的一半的力量来进行步行。

另外，动作辅助装置10通过进行如后所述的控制，根据进行步行动作时的重心移动所被付与的辅助力就可以反映出装戴者12的意思。因此，动作辅助装置10的致动器可以被控制成不付与与装戴者12的意思相反的负荷，并可以被控制成不妨碍装戴者12的动作。

另外，动作辅助装置10不仅可以对步行动作进行辅助，而且还可以对例如装戴者12从坐着的状态站起时的动作、或者从站着的状态坐下时的动作进行辅助。再有，在装戴者12上楼梯或下楼梯时，也可以进行力量的辅助。特别地，在肌力很弱的情况下，一般难以进行上楼梯的动作和从椅子上站起来的动作，但是，装戴了动作辅助装置10的装戴者12可以根据自己的意思被付与一驱动转矩，这样，既使肌力很低下，也可以轻松地进行这些动作。

这里，对动作辅助装置10的构成的一个例子进行说明。如图1和图2所示，动作辅助装置10是在被装戴至被装戴者12身上的动作辅助装戴支架18上设置了驱动部的装置。作为驱动部，有位于装戴者12的右侧股关节的右腿驱动马达20、位于装戴者12的左侧股关节的左腿驱动马达22、位于装戴者12的右膝关节的右膝驱动马达24、以及位于装戴者12的左膝关节的左膝驱动马达26。这些驱动马达20、22、24、26由根据来自控制装置的控制信号对控制转矩进行控制的DC马达或AC马达等电动马达所构成。另外，驱动马达20、22、24、26还具有可按照预定的减速比对马达的旋转进行减速的减速机构(内藏于驱动部内)，尽管是小型的，但是也可以付与足够的驱动力。另外，作为驱动马达，当然也可以使用薄型化的超音波马达，这样，可以节省设置空间。

另外，在装戴至装戴者12腰部的带状的束腰部件30中，安装了作为用于使驱动马达20、22、24、26进行驱动的电源的电池32、34。电池32、34是充电式电池，并被分散地配置在左右两侧，这样，就可以不妨碍装戴者12的步行动作。

另外，在作为装戴者12的背面侧的束腰部件30的后侧，还安装了用于收纳后述的控制装置400的控制单元36。

再有，动作辅助装置10具有用于检测装戴者12的右腿动作时的生物体电位的生物体信号检测传感器38a、38b、用于检测装戴者12的左腿动作时的生物体电位的生物体信号检测传感器40a、40b、用于检测装戴者12的右膝动作时的生物体电位的生物体信号检测传感器42a、42b、以及用于检测装戴者12的左膝动作时的生物体单位的生物体信号检测传感器44a、44b。

这些生物体信号检测传感器38a、38b、40a、40b、42a、42b、44a、44b中的每个都是通过皮肤来检测肌电位信号或神经传递信号等生物体电位信号的生物体信号检测手段，并具有用于检测微弱电位的电极(图中未表示)。另外，需要说明的是，各生物体信号检测传感器38a、38b、40a、40b、42a、42b、44a、44b由覆盖了电极周围的胶带来安装，以使其紧贴在装戴者12的皮肤表面。

在人体中，根据脑所发出的指令，在形成了骨骼肌的肌肉的表面放出突触传递物质的乙酰胆碱，这样，肌纤维膜的离子透过性发生变化，导致产生活动电位。然后，活动电位导致肌纤维膜产生收缩，进而产生肌力。因此，通过检测骨骼肌的电位，就可以推测出步行动作时所产生的肌力，然后，根据基于所推测出的肌力的虚拟转矩，就可以求出步行动作所需的必要的辅助力。

因此，动作辅助装置10被构成为：根据这些生物体信号检测传感器38a、38b、40a、40b、42a、42b、44a、44b所检测出的生物体信号，求出提供至4个驱动马达20、22、24、26的驱动电流，然后，通过以此驱动电流驱动马达20、22、24、26来付与辅助力，对装戴者12的步行动作进行辅助。

另外，为了自然地移动进行步行动作时的重心，需要检测出作用至足底面的负荷，并检测出重心位置。因此，在装戴者12的左右足的底面，具有至少在足底面的2个以上的点对负荷进行测定的负荷测定部50、52(在图1和图2中，由虚线来表示)。

上述负荷测定部50、52被构成为：保持紧贴至足底面，并对随步行动作时的体重移动而发生变化的反力进行检测。

图3是从底侧(下侧)观察负荷测定部50、52的图。如图3所示，负荷测定部50、52上设置了反力传感器50a、50b、52a、52b，以此来测定装戴者12的左右足底面的足尖和足跟这2个部位的负荷。

另外，反力传感器50a用于检测右足前侧(右足尖)的负荷的反力Ra，反力传感器50b用于检测右足后侧(右足跟)的负荷的反力Rb。反力传感器52a用于检测左足前侧(左足尖)的负荷的反力La，反力传感器50b用于检测左足后侧(左足跟)的负荷的反力Lb。各反力传感器50a、50b、52a、52b是根据静电电容的变化检测出由装戴者12的步行动作分别作用至右足、左足的负荷的构成，所以，可以分别检测出体重移动时的负荷变化、以及装戴者12的足部是否与地面发生接触。

图4是表示动作辅助装戴支架18的装戴前的状态的斜视图。如图4所示，动作辅助装戴支架18具有装戴至装戴者12腰部的束腰部件30、从束腰部件30的右侧部向下方设置的右足辅助部54、以及从束腰部件30的左侧部向下方设置的左足辅助部55。在束腰部件30的背面侧安装了使与装戴者12的腰部背面侧之间的间隙消失了的、紧贴着的装配部31。

右足辅助部54和左足辅助部55左右对称配置，具有被固定在束腰部件30上的托座56、从托座56向下方延伸并沿装戴者12的大腿外侧形成的第1支架58、从第1支架58向下方延伸并沿装戴者12的小腿外侧形成的第2支架60、以及用于承载装戴者12的足底(如果穿鞋，则是鞋底)的第3支架62。

托座56的下端与第1支架58的上端之间具有被用作为轴承结构的第1关节64，托座56和第1支架58被可转动地连结在一起。该第1关节64被设置在与装戴者12的股关节相同高度的位置，托座56被连结至第1关节64的支撑侧，第1支架58被连结至第1关节64的转动侧。另外，在第1关节64中内藏有驱动马达20、22，从外观上看，第1关节64和驱动马达20、22是一体化的。

另外，第1支架58的下端和第2支架60的上端之间具有被用作为轴承结构的第2关节66，第1支架58和第2支架60被可转动地连结在一起。该第2关节66被设置在与装戴者12的膝关节相同高度的位置，第1支架58连结至第2关节66的支撑侧，第2支架60连结至第2关节66的转动侧。另外，第2关节66中内藏有驱动马达24、26，从外观上看，第2关节66和驱动马达24、26是一体化的。

另外，第2支架60的下端和第3支架62的上端之间具有被用作为轴承结构的第3关节68，第2支架60和第3支架63被可转动地连结在一起。另外，用于穿在装戴者12的足部上的鞋84被固定在第3支架62的内侧。

再有，在本实施例中，前述负荷测定部50、52被作为鞋84的鞋垫插入鞋84的内部。因此，通过将鞋84穿在装戴者12的足部，装戴者12的足底面可被保持为紧贴至插入鞋84内部的负荷测定部50、52的状态。另外，如果负荷测定部50、52出现了故障，则可以很容易地再换上一个新的。

这里，需要说明的是，作为负荷测定部50、52的形态，也可以不是鞋84中的鞋垫。例如，可以是具有被设置为与鞋的下面或袜子的底面成为一体的构成的形态，或者可以是具有被设置为与凉鞋、拖鞋或室内用鞋等成为一体的构成的形态。

第1支架58被安装为能够以第1关节64为转动支点相对于被固定在束腰部件30上的托座56进行步行动作。另外，第2支架60被安装为能够进行以第2关节66为转动支点的步行动作。即：第1支架58和第2支架60被构成为可以进行与装戴者12的足部相同的动作。另外，第3关节68被设置为位于装戴者12的足尖的侧方。因此，通过第3关节68的转动动作，鞋84相对于地面的角度与装戴者12的足尖同样地根据步行动作进行变化。

另外，第1关节64和第2关节66被构成为，驱动马达20、22、24、26的转动轴通过齿轮将驱动转矩传递至作为被驱动侧的第1支架58以及第2支架60。

再有，驱动马达20、22、24、26具有用于检测关节角度的角度传感器。该角度传感器例如可由对与第1关节64和第2关节66的关节角度成比例的脉冲数进行计数的旋转编码器等构成，输出与基于关节角度的脉冲数相对应的电气信号，并将该输出作为传感器的输出。

第1关节64的角度传感器用于检测托座56与第1支架56之间的转动角度，该角度相当于装戴者12的股关节的关节角度。另外，第2关节66的角度传感器用于检测第1支架58的下端与第2支架60之间的转动角度，该角度相当于装戴者12的膝关节的关节角度。

另外，在第1支架58的长度方向的中间位置设置了连结至装戴者12的腿部的带状的束腿部件78。在该束腿部件78的内面侧，安装了用于使与装戴者12的腿部之间的间隙消失了的、紧贴着的装配部79。

另外，在第2支架60的长度方向的中间位置设置了连结至装戴者12的膝下胫部的带状的束胫部件80。在该束胫部件80的内面侧，安装了用于使与装戴者12的胫部之间的间隙消失了的、紧贴着的装配部81。

因此，驱动马达20、22、24、26所产生的驱动转矩经由齿轮被传递至第1支架58以及第2支架60，再经由束腿部件78以及束胫部件80作为辅助力被传递至装戴者12的足部。

这里，需要说明的是，第1支架58和第2支架60的长度可以根据装戴者12的腿部的长度进行适当的调整。

各支架58、60、62被分别构成为在硬铝等轻量化的金属材的周围覆盖具有弹性的树脂材，这样，就可以支撑被安装在束腰部件30上的电池32、34、控制单元36等的动作辅助装戴支架18的重量。即：动作辅助装置10被构成为使动作辅助装戴支架18等的重量不作用在装戴者12身上，也就是说，被安装为不向装戴者12付与多余的负荷。

束腰部件30具有：通过枢轴90来连结的带部91、93、安装在其中一个带部91的端部的带扣94、以及安装在其中的另一带部93的端部的固定用金属零件95。

下面，参考图5A～图5G，对负荷测定部50、52的制造工序进行说明。另外，需要说明的是，因为负荷测定部50和52分别具有相同的构成，所以，以下仅对右足的负荷测定部50进行说明。

如图5A所示，首先，在工序1中制成下侧GND电极(下侧接地用电极)100。该下侧GND电极100例如可被形成为由线状的导电性金属材(例如具有耐腐蚀性的不锈钢材)所编织成的网状，各导电性金属材可根据进行步行动作时的足底面的动作进行伸缩，这样，承受负荷的部分就可以不断线(折断)地进行挠曲。另外，在下侧GND电极100的上下面上覆盖了由树脂材料构成的绝缘性皮膜。

在下侧GND电极100的中央部分设置了电极连接端子102。该电极连接端子102被焊接至从连接线104所引出的GND线(接地用线)106的一端。该连接线104是2条芯线被编组线所覆盖的2芯屏蔽线(shieldcable)，GND线106的另一端与连接线104的编组线相连。

如图5B所示，在工序2中，使用粘结剂将下侧弹性板110贴合在下侧GND电极100的上面。该下侧弹性板110是将由发泡橡胶等构成的具有弹性的海绵材料形成为板状的绝缘材，根据步行动作时的体重移动，来承受压缩负荷。在本实施例中，下侧弹性板110的厚度被形成为大约3mm，另外，还将其设定为可根据负荷的大小在1mm～3mm的范围内进行伸缩。另外，在下侧弹性板110的中央部分设置了与下侧GND电极100的电极连接端子102相对的矩形切口112。

这里，需要说明的是，下侧弹性板110的硬度可以按装戴者12的体重来进行选择，例如，可以按照体重为51Kg～60Kg用的橡胶硬度为30、体重为61Kg～70Kg用的橡胶硬度为35、体重为71Kg～80Kg用的橡胶硬度为40这样的标准来事先准备好硬度不同的下侧弹性板110。这样，负荷测定部50、52就可以根据装戴者12的足部的尺寸(大小)以及装戴者12的体重来进行选择。

另外，对于鞋84的鞋底来说，因为下侧弹性板110被来自地面的反力所压缩，所以，最好采用不吸收反力的较硬的鞋底。但是，如果鞋84的鞋底是如运动鞋那样的橡胶材，则可以通过将下侧弹性板110的硬度设定为比鞋底的硬度还软的方式，来进行稳定的负荷测定。

如图5C所示，在工序3中，使用粘结剂在下侧GND电极100的下面贴合具有绝缘性的保护用橡胶板120。保护用橡胶板120用于保护下侧GND电极100，以避免与鞋84的内壁发生摩擦，其被贴附并覆盖在整个下侧GND电极100的下面。另外，对于保护用橡胶板120来说，最好使用比下侧弹性板110还薄还硬的材质，这样，就可以不吸收来自地面的反力。

如图5D所示，在工序4中，使用粘结剂将足尖检测电极130和足跟检测电极140贴合在下侧弹性板110的上面。该足尖检测电极130和足跟检测电极140构成了前述的反力传感器50a、50b、52a、52b，与下侧GND电极100同样地，被形成为由线状的导电性金属材(例如具有耐腐蚀性的不锈钢材)所编织的网状。因此，足尖检测电极130和足跟检测电极140被构成为各导电性金属材可根据步行动作时的足底面的动作进行挠曲，这样，承受负荷的部分就不发生折断。另外，在足尖检测电极130和足跟检测电极140的上下面上，覆盖了由树脂材构成的绝缘性皮膜。

这里，需要说明的是，足尖检测电极130和足跟检测电极140的端子132、142被焊接至用于检测由所施加的负荷所引起的静电电容的变化的连接线104的芯线152、154的一端。另外，芯线152、154的另一端与用于向后述的电容器C(参照图6)施加电压的电压源相连。

足尖检测电极130和足跟检测电极140被贴附在弹性板110的周缘部的内侧的位置，并被粘结成以使下侧弹性板110的周缘部从外侧露出。

如图5E所示，在工序5中，使用粘结剂将上侧弹性板160贴合在足尖检测电极130和足跟检测电极140的上面以及下侧弹性板110的露出部分。该上侧弹性板160与前述的下侧弹性板110相同，也是将由发泡橡胶等构成的具有弹性的海绵材形成为板状的绝缘材，根据步行动作时的体重移动，承受压缩负荷。在本实施例中，上侧弹性板160的厚度被形成为大约3mm，并将其设定为可根据负荷的大小在1mm～3mm的范围内进行伸缩。另外，在上侧弹性板160的中央部分，设置了与下侧GND电极100的电极连接端子102相对的矩形状的开口162。

这里，需要说明的是，上侧弹性板160的硬度与前述的下侧弹性板110相同，也可以根据装戴者12的体重来进行选择，例如，可以按照体重为51Kg～60Kg用的橡胶硬度为30、体重为61Kg～70Kg用的橡胶硬度为35、体重为71Kg～80Kg用的橡胶硬度为40这样的标准来事先准备好硬度不同的上侧弹性板160。

另外，对于鞋84的鞋底来说，因为上侧弹性板160被来自地面的反力所压缩，所以，最好采用不吸收反力的较硬的鞋底。但是，如果鞋84的鞋底是如运动鞋那样的橡胶材，则可以通过将上侧弹性板160的硬度设定为比鞋底的硬度还软的方式，来进行稳定的负荷测定。

如图5F所示，在工序6中，与前述下侧GND电极100相同，上侧GND电极(上侧接地用电极)170的端子172被焊接至连接线104的GND线174的一端，该上侧GND电极被形成为由线状的导电性金属材(例如具有耐腐蚀性的不锈钢材)所编织的网状。另外，GND线(接地用线)174的另一端与连接线104的编组线相连。然后，将上侧GDN电极170粘结至上侧弹性板160的上面。

因为上侧GND电极是由线状的导电性金属材所编织成的网状，所以，例如，根据步行动作时的足底面的动作各导电性金属材进行伸缩，这样，承受负荷的部分就可以不折断地进行挠曲。另外，在上侧GND电极170的上下面上，覆盖了由树脂材构成的绝缘性皮膜。

如图5G所示，在工序7中，使用粘结剂将具有绝缘性的保护用橡胶板180贴合至上侧GND电极170的上面。保护用橡胶板180与前述的保护用橡胶板120相同，也是用于保护上侧GND电极170，以避免与装戴者12的足底面发生摩擦，其被贴附并覆盖在整个上侧GND电极170的上面。另外，对于保护用橡胶板180来说，最好使用比下侧弹性板110以及上侧弹性板160还薄还硬的材质，这样，就可以不吸收来自地面的反力。

因此，本实施例的负荷测定部50、52在从下侧开始按顺序将保护用橡胶板120、下侧GND电极100、下侧弹性板110、足尖检测电极130和足跟检测电极140、上侧弹性板160、上侧GND电极170、保护用橡胶板180层叠的状态下被接合为一体。

另外，在本实施例中，因为是在下侧GND电极100和上侧GND电极170之间具有足尖检测电极130和足跟检测电极140的构成，所以，足尖检测电极130和足跟检测电极140被下侧GND电极100和上侧GND电极170进行了电磁波屏蔽。因此，从足尖检测电极130和足跟检测电极140检测出的信号可以不受外部干扰(noise)的影响，这样，就可以提高足尖检测电极130和足跟检测电极140的检测精度。

图6是表示负荷测定部50、52的等效电路的图。如图6所示，该等效电路200被构成为用来检测基于足尖检测电极130与下侧GND电极100和上侧GND电极170的上下方向的距离、以及足跟检测电极140与下侧GND100和上侧GND电极170的上下方向的距离的静电电容。

在等效电路200中，当将开关SW从OFF(关)切换到ON(开)时，电容器C中开始蓄积电荷，电容器C两端的电位差Vc从零状态开始在基于电容器C的电极间距离的充电时间内开始上升。因此，根据该等效电路200可知，因为充电时间随电容器C的容量而改变，所以，通过测定从放电时开始至电容器C的电位差Vc达到预定值Vx时的时间，就可以测定静电电容。

图7是表示电容器C(反力传感器)的电压变化的曲线。如图7所示，对电容器C的电压来说，根据由下式所示的函数(RC)，电荷速度进行变化。

V(t)＝Vs(1-e^-t/RC)…(1)

例如，在图7中，如曲线a～d所示，根据电阻R(一定)与电容器C的容量，电容器C的电位差Vc达到预定值Vx时的时间如t1～t4那样进行变化。即：因为电阻R为一定值，所以，电容器C的电极间的距离越小静电电容越小，电容器C的电极间的距离越大静电电容越大，这样，就可以根据电容器C的充电时间求出电容器C的电极间的距离。

在本实施例中，因为足尖检测电极130和足跟检测电极140、下侧GND电极100、以及上侧GND电极构成了电容器C，所以，静电电容根据足尖检测电极130和足跟检测电极140与下侧GND电极100、上侧GND电极170的上下方向的距离进行变化。因此，前述负荷测定部50、52通过检测出该静电电容，就可以求出作用至足底面的体重(负荷)的比例。

图8A～图8D是表示与装戴者12的足底面的动作相关连的负荷测定部50、52的动作的图。这里，需要说明的是，装戴者12的左右足的动作是左右对称的，同时也是交替连续进行的，所以，这里仅对装戴者12前进时的一个足部的动作进行说明。

如图8A所示，在装戴者12的足部300的足跟310与地面330接触的状态(另一个足部的足尖与地面接触)下，负荷Wb作用至负荷测定部50(52)的反力传感器50b(52b)。即：与足跟检测电极140相对的下侧弹性板110、上侧弹性板160的部分被负荷Wb所压缩。这样，与对着足跟检测电极140的下侧GND电极100、上侧GND电极170的上下方向的距离变小，静电电容减少。该动作状态相当于图7的曲线c所示的检测状态。

如图8B所示，接下来，装戴者12的足部300的动作继续进行，在足跟310和足尖320与地面330接触的状态(另一个足部的足底面离开了地面)下，负荷Wb作用至负荷测定部50(52)的反力传感器50b(52b)，同时，负荷Wa作用至负荷测定部50(52)的反力传感器50a(52a)。因此，与足尖检测电极130和足跟检测电极140相对的下侧弹性板110、上侧弹性板160的部分被负荷Wa、Wb所压缩。这样，与对着足尖检测电极130和足跟检测电极140的下侧GND电极100、上侧GND电极170的上下方向的距离变小，足尖和足跟的静电电容减少。该动作状态相当于图7的曲线a所示的检测状态。

如图8C所示，接下来，装戴者12的足部300的动作继续进行，在足跟310从地面330离开、并且足尖320与地面330接触的状态(另一足部的足跟与地面接触)下，负荷Wa仅作用至负荷测定部50(52)的反力传感器50a(52a)。因此，与足尖检测电极130相对的下侧弹性板110、上侧弹性板160的部分被负荷Wa所压缩。这样，与对着足尖检测电极130的下侧GND电极100、上侧GND电极170的上下方向的距离变小，足尖的静电电容减少。该动作状态相当于图7的曲线b所示的检测状态。

如图8D所示，接下来，装戴者12的足部300的动作继续进行，在足尖320也从地面330离开的状态(另一个足部的足跟和足尖与地面接触)下，负荷不作用至负荷测定部50(52)的反力传感器50a(52a)。因此，下侧弹性板110和上侧弹性板160不被压缩，回到无负荷的状态。这样，与足尖检测电极130和足跟检测电极140相对的下侧GND电极100、上侧GND电极170的上下方向的距离变大，足尖和足跟的静电电容增大。该动作状态相当于图7的曲线d所述的检测状态。

这样，根据由足尖检测电极130和足跟检测电极140所检测出的静电电容的检测信号的值(达到预定电压时的时间)，就可以识别出装戴者12的步行动作的状态(足尖和足跟的负荷变化)。

图9是从正上面观察装戴者进行步行动作时的重心移动的轨迹的图。如图9所示，在装戴者12的右足300R和左足300L交替向前迈出以进行步行的情况下，装戴者12的重心如G1～G8那样进行移动。例如，如果装戴者12的右足300R向前迈出，则右足300R的足跟(G1)承载体重，重心移动至装戴者12的前侧。接下来，如果装戴者12的左足300L离开地面，身体向前方倾斜，则右足300R的足跟(G1)和足尖(G2)承载体重，重心移动至装戴者12的前侧。

接下来，如果装戴者12的左足300L前进至右足300R的前面，则右足300R的足跟(G1)变为从地面离开的状态，右足300R的足尖(G2)和左足300L的足跟(G3)承载体重，重心移动至装戴者12的前侧。

这样，装戴者12的右足300R和左足300L交替前进时，装戴者12的体重的作用点如G1～G8所示那样进行移动。因此，连接了装戴者12的体重的作用点G1～G8的连线即为重心的移动轨迹340，也就是说，如图9所示，是沿着右足300R和左足300L的着地点(承受来自地面的反力)来移动的。

在本实施例中，装戴者12的重心是根据基于由足尖检测电极130和足跟检测电极140所检测出的静电电容的检测信号来求得的。即：如后所述，使用控制装置根据由负荷测定部50、52的反力传感器50a、50b、52a、52b所检测出的检测信号来计算各负荷的变化，然后，通过根据各检测出的负荷的比例计算出装戴者12的足底面的重心位置，来求得步行动作时的重心位置。

在动作辅助装置10中，根据前述重心位置的检测数据，对各驱动马达20、22、24、26的驱动转矩的发生时机进行控制。即：可以将装戴者12的右足300R向前迈出的时机与用来驱动右侧的驱动马达20、24的时机控制为一致。另外，与此相同地，可以将装戴者12的左足300L向前迈出的时机与用来驱动左侧的驱动马达22、26的时机控制为一致。

图10是表示反力传感器50a、50b、52a、52b所输出的检测信号的推移的曲线。如图10所示，反力传感器50a、50b、52a、52b的检测信号Ra、Rb、La、Lb根据装戴者12的步行动作重复地进行增减。

例如，右足300R的反力传感器50b的检测信号Rb在右足300R的足跟310与地面接触时(参照图8A)变为峰值，右足300R的反力传感器50a的检测信号Ra在只有右足300R的足尖320与地面接触时(参照图8C)变为峰值。

另外，通过右足300R的反力传感器50b的相位差T1，检测出左足300L的反力传感器52b的检测信号Lb，其在左足300R的足跟310与地面接触时(参照图8A)变为峰值，通过右足300R的反力传感器50a的相位差T2，检测出左足300L的反力传感器52a的检测信号La，其在只有右足300R的足尖320与地面接触时(参照图8C)变为峰值。

这样，当装戴者12以一定的节奏进行步行时，从反力传感器50a、50b、52a、52b所输出的检测信号Ra、Rb、La、Lb按预定的相位差重复地进行增减。因此，通过与经过的时间一起对从反力传感器50a、50b、52a、52b所输出的各检测信号Ra、Rb、La、Lb的相对比例进行比较，可以推定重心的移动。

图11是表示动作辅助装戴支架18和控制装置400之间的关系的控制系统的示意概念图。如图11所示，被安装在控制单元36上的控制装置400是执行计算处理的计算机，具有预先保存了多个控制程序的内存460(存储器)。控制装置400通过从内存460中读出控制程序，执行后述的各种控制处理。在本实施例中，控制装置400具有：生物体信号处理单元410，根据由生物体信号检测传感器38a、38b、40a、40b、42a、42b、44a、44b所检测出的生物体信号取得指令信号；随意控制单元420，根据神经传递信号以及肌电位信号对各马达20、22、24、26进行控制；驱动信号生成单元430，将基于从随意控制单元420所输出的控制信号的驱动信号施加至各马达；重心位置检测单元440，根据反力传感器50a、50b、52a、52b的检测信号Ra、Rb、La、Lb检测出装戴者12的重心位置。另外，需要说明的是，在本实施例中，作为马达控制方式，是以对作为驱动信号被提供至马达的电流进行控制的方式为例进行说明的。

随意控制单元420根据指令信号将控制信号输出至驱动信号生成单元430，该指令信号来自生物体电位处理单元410，该生物体电位处理单元410用于根据按照装戴者12的意思使右足活动时所产生的生物体电位来生成神经传递信号以及肌电位信号。驱动信号生成单元430生成基于来自随意控制单元420的控制信号的驱动电流，并将其输出至马达20、22、24、26。

另外，装戴者12一旦开始进行步行动作，反力传感器50a、50b、52a、52b就输出基于该步行动作的检测信号Ra、Rb、La、Lb(基于静电电容的信号)。该检测信号Ra、Rb、La、Lb被A/D转换器450转换成数字信号，并被保存至内存460，然后，从内存460被输出至重心位置检测单元440。

这里，参照图12对由控制装置400所执行的反力传感器的校准处理进行说明。另外，需要说明的是，图12所示的控制处理是在装戴者12身上装戴了动作辅助装戴支架18并且装戴者12的两个足部穿上了鞋84的状态下进行的。

在图12所示的S11中，将动作辅助装戴支架18装戴至装戴者12后，一旦动作辅助装置10的电源开关被打开(ON)，就进入S12，控制装置400读入各反力传感器50a、50b、52a、52b的检测信号Ra、Rb、La、Lb(基于静电电容的信号)，并将基于各信号Ra、Rb、La、Lb的静电电容保存至内存460。在随后的S13中，对是否经过了预先设定的预定时间(例如5秒～10秒)进行判断。如果在经过了该预定时间的期间内各反力传感器50a、50b、52a、52b的检测信号Ra、Rb、La、Lb发生了变动，则对内存460内所保存的检测数据进行更新，将其更新为最新的检测数据。

在S13中经过了预定时间后，进入S14，将各反力传感器50a、50b、52a、52b的检测信号Ra、Rb、La、Lb的最终值设定为基准值(初期值)。在随后的S15中，对装戴者12是否开始了步行进行判断。例如，伴随着装戴者12从坐在椅子上的状态站起时的动作，如果从生物体信号检测传感器38a、38b、40a、40b、42a、42b、44a、44b中输出了生物体信号，则可以判定为“步行动作开始了”。另外，对于基于装戴者12从坐在椅子上的状态站起时的动作的重心位置的检测来说，通过结合使用各反力传感器50a、50b、52a、52b以外的传感器(例如在装戴者12的臀部也设置了静电电容式的反力传感器)，可以检测出“站起动作开始了”。

在接下来的S16中，对反力传感器50a是否检测出了右足足尖的负荷变化进行判断。在S16中，如果反力传感器50a的检测信号Ra发生了变动(YES时)，则进入S17，对反力传感器50b是否检测出了右足足跟的负荷变化进行判断。

在S17中，如果反力传感器50b的检测信号Rb发生了变动(YES时)，则进入S18，对反力传感器52a是否检测出了左足足尖的负荷变化进行判断。在随后的S18中，如果反力传感器52a的检测信号La发生了变动(YES时)，则进入S19，对反力传感器52b是否检测出了左足足跟的负荷变化进行判断。

在S19中，如果反力传感器52b检测出了左足足跟的负荷变化(YES时)，则进入S20，读入装戴者12在保持站立的静止状态(起立状态)时的各反力传感器50a、50b、52a、52b的检测信号Ra、Rb、La、Lb。

在接下来的S21中，进行各反力传感器50a、50b、52a、52b的基准值(初期值)的校准处理。即：读入从步行状态移动至起立状态时所检测出的各反力传感器50a、50b、52a、52b的检测信号Ra、Rb、La、Lb，并将其作为新的基准值。因此，刚装戴时所检测出的基准值被更新为根据装戴者12的步行动作进行了变化的最新的基准值。这样，就可以对基准值进行修正，以使其可以反映出例如对装戴者12的足部和鞋84的适合度进行了调整、或者装戴者12的身体的动作随该日的身体状况发生了变动等的情况。

在S22中，如果完成了各反力传感器的基准值的校准处理，则结束这次的控制处理。

另外，在上述S16中，如果反力传感器50a的检测信号Ra不发生变动(NO时)，则进入S23，将反力传感器50a判断为发生了某种异常，然后，进入S27，对反力传感器50a的基准值进行重置。

另外，在上述S17中，如果反力传感器50b的检测信号Rb不发生变动(NO时)，则进入S24，将反力传感器50b判断为发生了某种异常，然后，进入S27，对反力传感器50b的基准值进行重置。

另外，在上述S18中，如果反力传感器52a的检测信号La不发生变动(NO时)，则进入S25，将反力传感器52a判断为发生了某种异常，然后，进入S27，对反力传感器52a的基准值进行重置。

另外，在上述S19中，如果反力传感器52b的检测信号Lb不发生变动(NO时)，则进入S26，将反力传感器52b判断为发生了某种异常，然后，进入S27，对反力传感器52b的基准值进行重置。

S27之后，返回S12的处理，然后，重复进行S12以后的处理。这里，需要说明的是，如果对发生了异常的反力传感器进行交换，则因为可以对本次处理进行终止，并只要换上新的负荷测定部50、52就可以继续进行，因此，可以在短时间内进行反力传感器的修复操作。

上述校准处理结束后，装戴者12就开始进行步行动作。接下来，参照图13对进行步行动作时的控制装置400所执行的重心位置检测处理1进行说明。如图13所示，控制装置400读入步行中的各反力传感器50a、50b、52a、52b的检测信号Ra、Rb、La、Lb(基于静电电容的信号)，并将其保存至内存460。

在接下来的S32中，对各反力传感器50a、50b、52a、52b的检测信号Ra、Rb、La、Lb进行比较。然后，进入S33，识别出从各反力传感器50a、50b、52a、52b输出的检测信号Ra、Rb、La、Lb的最大值的那个反力传感器。

根据在上述S33中从各反力传感器50a、50b、52a、52b中所选择的那个反力传感器的位置，对装戴者12的重心位于哪个足部进行判断。在随后的S34中，如果重心位于右足(YES时)，则进入S35，根据由右足的反力传感器50a和50b所测定的足尖负荷W_Ra和足跟负荷W_Rb的比率，计算右足的重心位置。然后，在S36中，输出右足的重心位置数据(自装戴者12的中心的距离)。

另外，在上述S34中，如果重心不位于右足(NO时)，则进入S37，对重心是否位于左足进行判断。在S37中，如果重心位于左足(YES时)，则进入S38，根据由左足的反力传感器52a和52b所测定的足尖负荷W_La和足跟负荷W_Lb的比率计算出左足的重心位置。然后，在S36中，输出左足的重心位置的数据(自装戴者12的中心的距离)。

另外，在上述S37中，如果重心不位于左足(NO时)，则返回S31，再次进行S31之后的处理。

另外，作为重心位置的数据，在X-Y坐标系中，可以使用将装戴者12的中心位置的坐标设为X＝0，Y＝0，并根据相对于该基准位置的X方向的位置和Y方向的位置确定重心位置的方法。

接下来，参照图14对进行步行动作时的控制装置400所执行的重心位置检测处理2进行说明。在该重心位置检测处理2中采用了下面的方法，即：不是正确地计算重心位置，而是通过根据各反力传感器所检测出的负荷的大小来推测大致的重心位置，将计算处理简略化的方法.

如图14所示，控制装置400在S41中读入各反力传感器50a、50b、52a、52b的检测信号Ra、Rb、La、Lb(基于静电电容的信号)，并将基于各信号Ra、Rb、La、Lb的静电电容保存至内存460。在随后的S42中，对各反力传感器50a、50b、52a、52b的检测信号Ra、Rb、La、Lb进行比较。

接下来，进入S43，将由反力传感器50a所检测出的负荷W_Ra和由反力传感器52a所检测出的负荷W_La进行比较。在S43中，如果W_Ra＞W_La(YES时)，则进入S44，将由反力传感器50a所检测出的负荷W_Ra和由反力传感器52b所检测出的负荷W_Rb进行比较。在S44中，如果W_Ra＞W_Rb(YES时)，则进入S45，判断为重心位于右足的足尖。然后，进入S55，输出重心位置的判定结果。

另外，在S43中，如果不是W_Ra＞W_La(NO时)，则进入S46，将由反力传感器50a所检测出的负荷W_Ra和由反力传感器52a所检测出的负荷W_La进行比较。在S46中，如果W_Ra＜W_La(YES时)，则进入S47，将由反力传感器52a所检测出的负荷W_La和由反力传感器52b所检测出的负荷W_Lb进行比较。在S47中，如果W_La＞W_Lb(YES时)，则进入S48，判定为重心位于左足的足尖。然后，进入S55，输出重心位置的判定结果。

另外，在S46中，如果不是W_Ra＜W_La(NO时)，则进入S49，将由反力传感器50b所检测出的负荷W_Rb和由反力传感器52b所检测出的负荷W_Lb进行比较。在S49中，如果W_Rb＞W_Lb(YES时)，则进入S50，将由反力传感器50b所检测出的负荷W_Ra和由反力传感器52a所检测出的负荷W_Rb进行比较。在S50中，如果W_Rb＞W_Ra(YSE时)，则进入S51，判定为重心位于右足的足跟。然后，进入S55，输出重心位置的判定结果。

另外，在S49中，如果不是W_Rb＞W_Lb(NO时)，则进入S52，将由反力传感器50b所检测出的负荷W_Rb和由反力传感器52b所检测出的负荷W_Lb进行比较。在S52中，如果W_Rb＜W_Lb(YES时)，则进入S53，将由反力传感器52b所检测出的负荷W_Lb和由反力传感器52a所检测出的负荷W_La进行比较。在S53中，如果W_Lb＞W_La(YES时)，则进入S54，判定为重心位于左足的足跟。然后，进入S55，输出重心位置的判定结果。

这里，需要说明的是，上面尽管以对由各反力传感器50a、50b、52a、52b所检测出的体重移动时的步行动作的重心移动进行检测的情况为例进行了说明，但是，也可以进行基于该步行动作以外的动作的重心位置的检测(例如，从椅子站起的动作的重心位置的检测、保持站立姿势状态下的重心位置的检测、或者伴随上下楼梯动作的重心位置的检测等)。

下面，对负荷测定部50、52的变形例进行说明。

图15是从下面观察负荷测定部50、52的变形例1的图。这里，需要说明的是，图15中尽管仅示出了左足底面，但是，因为右足也具有相同的构成，因此，省略了图示。

如图15所示，变形例1的负荷测定部50A、52A具有第1足尖电极132、第2足尖电极134、中央部电极136以及足跟电极140。因此，负荷测定部50A、50B通过将装戴者12的两足底面沿长度方向分为4分，对基于各部分的负荷的静电电容进行检测。

因此，变形例1的负荷测定部50A、52A具有由第1足尖电极132、第2足尖电极134、中央部电极136、以及足跟电极140所形成的4个反力传感器。这样，可以比配置在足尖和足跟两个位置的前述反力传感器更正确地检测出装戴者12的两足底面的重心位置。

图16是从下面(底面)观察负荷测定部50、52的变形例2的图。这里，需要说明的是，在图16中尽管仅示出了左足的底面，但是，因为右足的底面也具有相同的构成，因此，省略了图示。

如图16所示，在变形例2的负荷测定部50B、52B中配置了第1～第12电极501～512，以使其可以对将足底面分割成12个部分的各个部分的负荷进行检测。在该变形例2中，因为设置了数量比上述变形例1还多的电极，并且将反力传感器的个数设为12个，因此，可以比变形例1更正确地检测出装戴者12的两足底面的重心位置。

图17是表示负荷测定部50、52的变形例3的分解斜视图。如图17所示，变形例3的负荷测定部50C、52C是由挠性配线板结构所构成的，是在树脂制的挠性基板上将电极层以及绝缘层、弹性层进行5层层叠的结构。

即：负荷测定部50C、52C从下面开始层叠了下侧GND电极(下侧接地用电极)610、下侧弹性层620、形成了足尖电极130和足跟电极140的电极层630、上侧弹性层640、上侧GND电极(上侧接地用电极)650，并且通过黏接被进行了一体化。

下侧GND电极610是在树脂制的挠性配线板612的上面电镀成网状的电极图案614(比实施例1还细的线状图案)。另外，还设置了延伸至挠性配线板612的中央部分的侧面的连接器端子用部616。

下侧弹性层620例如由具有绝缘性的海绵状的弹性材形成，其厚度要比实施例1的厚度薄很多(例如，厚度为1mm左右)。

电极层630是在挠性配线板632的上面电镀成作为足尖电极130和足跟电极140的网状的电极图案(比实施例1还细的线状图案)。另外，在挠性配线板632的中央部分还设置了延伸至侧面的连接器端子用部634。

上侧弹性层640与下侧弹性层620相同，例如，由具有绝缘性的海绵状的弹性材形成，其厚度要比前述实施例1的厚度薄很多(例如，厚度为1mm左右)。

上侧GND电极650与下侧GND电极610相同，是在树脂制的挠性配线板652的下面电镀成网状的电极图案654(比实施例1还细的线状图案)。另外，还设置了延伸至挠性配线板652的中央部分的侧面的连接器端子用部656。

这样，因为负荷测定部50C、52C是将上述挠性配线板612、632、652进行了层叠的结构，因此，可以比实施例1更薄型化。另外，因为负荷测定部50C、52C是在具有高弹性变形的挠性配线板612、632、652上形成了各电极图案并从上下方向夹持弹性层620、640的结构，因此，既使长期使用，也会不发生断线(折断)。

另外，需要说明的是，下侧弹性层620和上侧弹性层640的厚度和材质并不限定于前述的厚度和材质，例如，根据装戴者12的体重或使用频度等使用条件，通过选择任意的尺寸或材质，可以制成符合该装戴者12的负荷测定部50C、52C。

另外，在变形例3的负荷测定部50C、52C中，也与前述实施例1同样地，通过足尖电极130和足跟电极140、上侧GND电极650、下侧GND电极610构成电容器C，以使其可以检测出基于负荷的静电电容。这样，伴随装戴者12的步行动作，负荷发生作用时，下侧弹性层620和上侧弹性层640被压缩，电极间的距离发生变化，被检测出的静电电容也发生变化。因此，在变形例3的负荷测定部50C、52C中，也可以正确地检测出基于装戴者12的步行动作的重心位置。

另外，因为负荷测定部50C、52C的上面和下面是由挠性配线板652、612形成的，因此，层叠后，不需要由绝缘材进行覆盖的操作，这样，就可以减少制造工序数。

图18是表示负荷测定部50、52的变形例4的分解斜视图。如图18所示，变形例4的负荷测定部50D、52D在上下方向上层叠了下侧电极片(第1电极片)710、弹性片(弹性板)720、上侧电极片(第2电极片)730，并且通过黏接被进行了一体化。

在下侧电极片710中，沿X方向延伸的多个电极线712(712₁～712_n)按预定的间隔在相同的X方向上被平行地配置。另外，下侧电极片710由具有可挠性的绝缘材所形成的薄膜状(片状)挠性基板构成，例如，其厚度被形成为0.5mm左右。

另外，需要说明的是，作为电极线712的固定方法，可以将其成型为埋入下侧电极710的表面或内部，或者也可以使用电镀法、蒸着法或喷镀法等薄膜形成法在下侧电极片710的表面形成细的电极图案。

弹性片720例如由具有绝缘性的海绵状的弹性板所形成，其厚度被形成为比前述实施例1薄很多(例如，厚度为1mm左右)。

在上侧电极片730中，沿与上述下侧电极片710的电极线712的延伸方向直交的Y方向延伸的多个电极线732(732₁～732_n)按预定的间隔在相同的Y方向上被平行地配置。另外，上侧电极片730与前述的下侧电极片710相同，也由具有可挠性的绝缘材所形成的薄膜状(片状)挠性基板构成，例如，其厚度被形成为0.5mm左右。上述电极线732也由与前述电极线712相同的方法所形成。

可以对多个电极线712、732的间隔进行任意的设定。例如，如果将电极线712、732的粗度形成为0.1mm～0.3mm左右，则可以将多个电极线712、732的间隔设定为1mm～3mm左右。

上述下侧电极片710、弹性片(弹性层)720以及上侧电极片730在上下方向层叠的状态下，被切割成与装戴者12的足型(足模型)740的轮廓形状相符的形状。然后，在使弹性片720介于下侧电极片710和上侧电极片730之间的层叠状态下，通过接合使下侧电极片710、弹性片720以及上侧电极片730一体化。之后，将多个电极线712、732分别与挠性配线板的各配线相连，使其可以按顺序进行通电。

因为由薄膜状的树脂材所构成的下侧电极片710和上侧电极片730被分别层叠地接合在弹性片720的上面和下面，所以，负荷测定部50D、52D可以根据由步行动作时的体重移动所引起的负荷变化进行弹性伸缩。因此，装戴者12进行步行动作时的冲击可以被缓和，另外，还可以防止电极线712、732的断线，同时，装戴者12也可以极其自然地进行步行动作。

作为上述负荷测定部50D、52D的接合方法，例如，有在下侧电极片710、弹性片720以及上侧电极片730的各个之间涂敷黏接剂，然后通过在上下方向上进行加压以实行一体化的方法。另外，作为其他接合方法，还有通过向与足型(足模型)740的轮廓形状相对应的下侧电极片710以及上侧电极片730的周缘部施加高频波以进行局部加热处理的方式，使所述周缘部熔融接合的方法。

因此，通过层叠以使弹性片720介于下侧电极片710和上侧电极片730之间，沿X方向延伸的多个电极线712(712₁～712_n)变成了“行”，沿Y方向延伸的多个电极线732(732₁～732_n)变成了“列”，这样就形成了矩阵，多个电极线712(712₁～712_n)和多个电极线732(732₁～732_n)的交点形成了电容器。因此，将多个电极线712(712₁～712_n)和多个电极线732(732₁～732_n)中的任意一者与恒电压相连，另一者与GND侧(接地侧)相连，然后，通过对各交点处的静电电容按顺序进行测定，就可以测定出装戴者12的整个足底面的负荷分布。

另外，通过预先准备了大量的将下侧电极片710、弹性片720以及上侧电极片730一体化成层叠状态的部件，并根据装戴者12的足部制成足模型，可以高效地制作与各装戴者12的足部相适的负荷测定部50D、52D。

这里，需要说明的是，对于多个电极线712、732的每个电极线的通电来说，例如，可以通过切换开关来进行，或者也可以在软件中进行按0.05秒～0.2秒的间隔对各电极线712、732的通电时机进行切换这样的设定。之后，通过瞬时地检测出被通电了的电极线712和与其相对配置的电极线732的相交点处的静电电容变化率(根据图7所示的曲线的倾斜角度求出)，就可以高效地检测出多个电极线712、732的所有相交点处的静电电容。

上述负荷测定部50D、52D因为可以检测出足底面的例如50～100个部位的点(交点)的静电电容并据此测定出各点的负荷，所以，可以正确地测定出装戴者12进行步行动作时的两足底面的负荷分布。因此，例如，即使装戴者12第1次使用装戴式动作辅助装置10进行步行，也可以容易地进行分别对每个不同的装戴者12预先测定其步行动作的癖好以及重心的偏差(前后左右的负荷变化)等数据并进行保存这样的处理。另外，应用这样的测定了重心位置的变动的数据，也可以在计算机上对装戴者12使用装戴式动作辅助装置10进行步行时的动作、倾斜程度以及前进方向的偏差等进行模拟。

另外，作为负荷测定部50D、52D的变形例，也可以是在弹性片720的上面和下面直接形成多个电极线712和多个电极线732，然后，在弹性片720的上面和下面以及各电极线712、732的表面上层叠具有绝缘性的树脂薄膜这样的构成。

本国际申请主张2007年12月27日申请的日本国专利申请2007-337166号的优先权，并在本国际申请中引用了该申请2007-337166号的全部内容。

Claims

1.一种重心位置检测装置，具有用于测定足底面的负荷的负荷测定部，根据该负荷测定部所测定的各负荷的变化，检测出重心位置，其特征在于，

所述负荷测定部被保持为紧贴至所述足底面，并对随所述重心位置的移动而变化的静电电容进行检测，

所述负荷测定部包含：

分别基于静电电容的变化测定所述足底面的足尖和足跟的两个位置的负荷的足尖检测电极和足跟检测电极，

所述负荷测定部或者包含：

将所述足底面沿长度方向分割成4部分，分别基于静电电容的变化测定各部分的负荷的第1足尖电极、第2足尖电极、中央部电极和足跟电极，

所述负荷测定部或者包含：

将所述足底面分割成12部分，分别基于静电电容的变化测定各部分的负荷的第1至第12电极，

所述负荷测定部具有：

具有弹性的板状的弹性板，

被固定在该弹性板上面的上侧电极，以及

被固定在所述弹性板下面的下侧电极；

所述负荷测定部对所述上侧电极和所述下侧电极之间的静电电容进行检测，

所述上侧电极或所述下侧电极的任意的一个与GND相连，所述上侧电极或所述下侧电极的任意的另一个与恒电压电源相连，

根据所述上侧电极与所述下侧电极之间的电压值到达预定值的时间，来计算静电电容。

2.根据权利要求1记载的重心位置检测装置，其特征在于，

所述负荷测定部被设置在鞋垫中。

3.一种装戴式动作辅助装置，其特征在于，具有：

根据权利要求1记载的重心位置检测装置，

用于生成动作辅助力的驱动部，

将该驱动部的驱动力传递至装戴者足部的支架，

用于对所述装戴者进行步行动作时所生成的生物体信号进行检测的生物体信号检测部，以及

根据该生物体信号检测部所检测到的生物体信号以及由所述重心位置检测装置所检测出的重心位置对所述驱动部的驱动力进行控制的控制部。

4.根据权利要求3记载的装戴式动作辅助装置，其特征在于，

所述重心位置检测装置具有：

用于检测出作用至所述装戴者右足底面的负荷的第1负荷测定部，

用于检测出作用至所述装戴者左足底面的负荷的第2负荷检测部，以及

根据由所述第1负荷测定部所检测出的右足负荷和由所述第2负荷测定部所检测出的左足负荷的比率，对所述装戴者的重心位置进行检测的检测部。