CN106473342A - 步行杖和步行辅助装置 - Google Patents

Abstract

提供一种步行杖和步行辅助装置，所述步行杖(100)具备：棒状的拐杖主体部(110)；传感器(130)，其检测拐杖主体部(110)的加速度和角速度中的至少一方；照射部(150)，其向地面照射光；平衡评价部(142)，其基于检测到的加速度和检测到的角速度中的至少一方，进行用户的步行平衡的稳定性的评价；以及照射控制部(144)，其基于拐杖主体部(110)的倾斜角度和稳定性的评价的结果，控制照射部(150)的光的照射方向。

Description

步行杖和步行辅助装置

技术领域

本公开涉及对稳定的步行进行支援的步行杖和步行辅助装置。

背景技术

伴随着近年来的老龄化，预防由步行机能的降低导致的跌倒成为重要的课题。作为用于弥补步行机能的降低的装置，根据其程度或目的，存在扶手、步行杖(以下也仅称为拐杖)、轮椅以及进行机械性辅助的步行器等。

作为虽然能够独立步行但有跌倒的危险性的用户使用的步行辅助器，拐杖是最常见的。拐杖具有取得步行时的平衡，并预防用户跌倒的效果。

作为使用拐杖进行步行辅助的现有技术，可列举专利文献1。在专利文献1中，公开了组装有灯的拐杖。在用户拿着专利文献1的拐杖在夜路上步行时，通过用组装在拐杖上的灯来照射道路和脚下，由此，用户除了拐杖以外无需拿着手电筒，实现了用拐杖的步行。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-102526号公报

非专利文献

非专利文献1：Ling BaoandStephen S.Intille,“根据用户带注释加速数据的行为识别”(Activity recognition from user annotated acceleration data),普适计算(Pervasive Computing),第1-17页,2004年

非专利文献2：山田、平田、小野、安藤，“根据来源于躯干加速度的步态指标的步态异常评价”(体幹加速度由来歩容指標による歩容異常の評価)，理学疗法，第33卷，第1号，第14-21页，2006年

发明内容

然而，在上述现有技术中，限于夜晚步行时的利用照明的辅助，没有考虑到在步行时是否能够适当地进行用户的平衡辅助。

本公开的非限定性例示的一个技术方案是一种能够有效地使用户的步行平衡稳定的步行杖。本公开的非限定性例示的一个技术方案是一种能够有效地使用户的步行平衡稳定的步行辅助装置。

本公开的一个技术方案涉及的步行杖具备：棒状的拐杖主体部；传感器，其检测所述拐杖主体部的加速度和角速度中的至少一方；照射部，其向地面照射光；以及控制部，其包括：(i)平衡评价部，基于所述检测到的加速度和所述检测到的角速度中的至少一方，进行用户的步行平衡的稳定性的评价；和(ii)照射控制部，基于所述拐杖主体部的倾斜角度和所述稳定性的评价的结果，控制所述照射部的光的照射方向。

另外，本公开的一个技术方案涉及的步行辅助装置是一种安装于步行杖的步行辅助装置，具备：传感器，其检测所述步行杖的加速度和角速度中的至少一方；照射部，其向地面照射光；平衡评价部，其基于所述检测到的加速度和所述检测到的角速度中的至少一方，进行用户的步行平衡的稳定性的评价；以及照射控制部，其基于所述步行杖的倾斜角度和所述稳定性的评价的结果，控制所述照射部中的光的照射角度。

本公开的一个技术方案涉及的步行杖和步行辅助装置能够有效地辅助用户的步行。

附图说明

图1是表示实施方式1中的步行杖的使用场景的图。

图2是表示实施方式1中的步行杖的构造的图。

图3是表示实施方式1中的步行杖的详细功能构成的图。

图4是用于说明实施方式1中的照射角度和倾斜角度的图。

图5是表示实施方式1中的步行杖的步行支援处理的流程图。

图6是表示用户的步行平衡稳定时的加速度的时间变化的一例的图。

图7是表示用户的步行平衡不稳定时的加速度的时间变化的一例的图。

图8是表示使基准照射角度减小时的加速度的时间变化的一例的图。

图9是表示实施方式2中的步行杖的基准照射角度的决定处理的流程图。

图10是表示实施方式3中的平衡评价的阈值更新处理的流程图。

图11是表示跌倒时的加速度的时间变化的一例的图。

图12是表示实施方式4中的步行杖的步行支援处理的流程图。

图13是表示实施方式5中的存储于照射角度存储部的多个基准照射角度的一例的图。

图14是表示实施方式5中的步行杖的步行支援处理的流程图。

图15是表示正在利用步行杖上台阶时的加速度的时间变化的一例的图。

图16是表示正在利用步行杖下台阶时的加速度的时间变化的一例的图。

图17是表示其他实施方式中的照射部的机构的一例的图。

图18是表示其他实施方式中的步行杖的功能构成的图。

标号说明

10 用户

100 步行杖

101 把手部

102 前端

103 光

103a 照射位置

110 拐杖主体部

120 接地检测部

130 传感器

140 控制部

142 平衡评价部

144 照射控制部

146 照射角度存储部

147 倾斜角度算出部

150、150A 照射部

152 光源

154 轴

156 致动器

具体实施方式

(本公开的概要)

关于使用了拐杖的步行，本发明人发现会产生以下问题。

在使用了拐杖的步行中，拐杖的前端所撑向的位置会给步行的平衡带来重大影响。如果不能够将拐杖撑向步行平衡稳定的位置，则会导致用户有时会失去平衡而跌倒。然而，用户有时并不知道将拐杖撑向什么位置步行平衡会稳定。

因此，本公开的一个技术方案涉及的步行杖具备：棒状的拐杖主体部；传感部，其检测所述拐杖主体部的加速度和角速度中的至少一方；照射部，其向地面照射光；以及控制部，其包括：(i)平衡评价部，基于所述检测到的加速度和所述检测到的角速度中的至少一方，进行用户的步行平衡的稳定性的评价；和(ii)照射控制部，基于所述拐杖主体部的倾斜角度和所述稳定性的评价的结果，控制所述照射部的光的照射方向。

根据该构成，能够基于检测到的倾斜角度，控制照射部的光的照射方向。因此，在为了指示拐杖主体部的前端所撑向的下一个位置而将光照射在地面上时，能够使光的照射位置稳定。其结果，步行杖能够使拐杖主体部的前端所撑向的下一个位置的指示稳定，且能够有效地进行用户的步行平衡的辅助。

进而，根据该构成，能够基于步行期间的步行平衡的稳定性的评价结果，来控制照射方向。因此，在步行期间失去步行平衡时，能够有效地控制照射方向以使得步行平衡稳定，并能够抑制用户的跌倒。

例如，即使所述拐杖主体部的倾斜角度发生变化，所述照射控制部也可以在预定时间期间，将来自所述照射部的光持续照射在所述地面的预定照射位置。

根据该构成，即使拐杖主体部的倾斜角度发生变化，也能够在预定时间期间，将来自照射部的光持续照射在地面的预定照射位置。因此，能够在预定时间期间中，使光的照射位置稳定，且能够有效地进行用户的步行平衡的辅助。

例如，所述步行杖还可以具备接地传感器，其检测所述拐杖主体部的前端部向地面的接触(接地)，所述预定时间可以是所述接地传感器检测到所述前端部的接地起，直到检测到下一次接地为止的时间。

根据该构成，能够在检测到拐杖主体部的前端部的接地起，直到检测到下一次接地为止的期间，将来自照射部的光持续照射在地面的预定照射位置。因此，能够按照撑拐杖的周期使光的照射位置稳定。

例如，所述照射控制部也可以使用所述拐杖主体部的倾斜角度和基准照射角度控制所述照射方向，并基于所述稳定性的评价的结果调整所述基准照射角度，所述基准照射角度表示相对于预先确定的基准倾斜角度而预先确定的照射方向。具体而言，例如，在将相对于铅垂方向的基准倾斜角度为0度时的基准照射角度表示为α，将所述拐杖主体部的长度方向与所述铅垂方向之间的倾斜角度表示为β时，所述照射控制部也可以使用所述α和所述β，用以下式1导出所述拐杖主体部的长度方向与来自所述照射部的光的光轴之间的照射角度γ，并使用导出的照射角度γ控制所述照射方向。

[式1]

根据该构成，能够使用检测到的倾斜角度和基准照射角度来控制照射方向。因此，例如，如果根据用户和步行杖等的特征适当地确定基准照射角度，则能够根据用户和步行杖等的特征适当地控制光的照射方向，并能够有效地进行用户的步行平衡的辅助。

例如，在作为所述评价的结果得到的表示步行平衡的稳定性的低的程度的评价值比预定阈值大的情况下，所述照射控制部也可以使所述基准照射角度减小。

根据该构成，在评价值比阈值大的情况下使基准照射角度减小，由此能够使照射位置接近步行者。因此，在步行平衡的稳定性降低时，能够引导用户以使得将拐杖主体部的前端撑向更近的位置，并能够改善用户的步行平衡并抑制跌倒。

例如，所述照射控制部也可以在所述评价值比所述预定阈值大的情况下，使所述照射部开始光的照射。

根据该构成，能够在评价值比阈值大的情况下使光的照射开始。因此，由于在步行平衡稳定时不开始光的照射，所以用户能够步行而不意识到照射位置，能够自由步行而不受光的照射位置的束缚。另外，在步行平衡的稳定性降低时，能够使用户认知到步行平衡的降低，并能够抑制用户10的跌倒。另一方面，由于在步行平衡的稳定性降低时开始光的照射，所以能够利用光向用户明示地通知步行平衡降低这一情况，且能够催促用户改善步行平衡。

例如，所述评价值也可以是所述检测到的加速度的时间性方差值和所述检测到的角速度的时间性方差值中的至少一方。

根据该构成，作为评价值，能够使用加速度或角速度的时间性方差值，并能够容易地进行步行平衡的稳定性的评价。

例如，所述平衡评价部还可以检测所述用户的跌倒，算出刚要检测所述跌倒之前的预定期间中的步行平衡的稳定性的评价值，算出的所述评价值可以作为所述预定阈值使用。

根据该构成，能够将刚要检测跌倒之前的预定期间中的步行平衡的稳定性的评价值作为预定阈值使用。因此，能够将实际跌倒时的步行平衡的稳定性的评价值用于照射方向的控制，并能够进一步抑制用户的跌倒。

例如，所述控制部还可以具备用于存储多个基准照射角度的候选的存储部，所述平衡评价部进行按照所述预先确定的多个基准照射角度的候选而照射光时的步行平衡的稳定性的评价，并基于该评价的结果，将所述多个基准照射角度的候选中的某一个作为所述基准照射角度存储于所述存储部，所述照射控制部从所述存储部取得所述基准照射角度，并使用取得的所述基准照射角度控制所述照射方向。

根据该构成，能够基于使用步行杖步行时的步行平衡的稳定性的评价的结果，将基准照射角度存储于存储部。因此，能够预先确定适合于步行杖和用户的特征的基准照射角度。通过使用这样确定的基准照射角度来控制光的照射方向，能够进行更适合于用户和步行杖等的特征的光的照射方向的控制，并能够更有效地进行用户的步行平衡的辅助。

例如，所述存储部也可以存储有与多个步行条件对应的多个基准照射角度，所述平衡评价部使用所述检测到的加速度和所述检测到的角速度中的至少一方，推定正在用所述步行杖步行的用户的步行条件，所述照射控制部从所述存储部取得与所推定的所述步行条件对应的基准照射角度，并使用取得的所述基准照射角度控制所述照射方向。

根据该构成，能够使用与所推定的步行条件对应的基准照射角度来控制照射方向。因此，能够使用适合于例如平地步行和台阶步行等的基准照射角度来控制照射方向，并能够更有效地进行用户的步行平衡的辅助。

例如，所述照射控制部也可以在所述拐杖主体部的前端接地时使所述照射部照射光。

根据该构成，由于能够在拐杖主体部的前端接地时使照射部照射光，所以能够在开始接下来用于撑拐杖的动作时照射光，并能够适当地引导拐杖主体部的前端所撑向的下一个位置。

例如，所述传感器还可以检测所述拐杖主体部的倾斜角度。另外，例如，所述步行杖还可以具备倾斜角度算出部，所述倾斜角度算出部基于由所述传感器检测到的加速度和角速度中的至少一方，算出所述拐杖主体部的倾斜角度。

根据这些构成，能够使与传感器相关的设计的自由度增加。

本公开的一个技术方案涉及的步行辅助装置是一种安装于步行杖的步行辅助装置，具备：传感器，其检测所述步行杖的加速度和角速度中的至少一方；照射部，其向地面照射光；平衡评价部，其基于所述检测到的加速度和所述检测到的角速度中的至少一方，进行用户的步行平衡的稳定性的评价；以及照射控制部，其基于所述步行杖的倾斜角度和所述稳定性的评价的结果，控制所述照射部中的光的照射角度。

根据该构成，步行辅助装置能够实现与上述步行杖同样的效果。

以下，参照附图说明实施方式。

此外，以下说明的实施方式均为示出概括性或具体的例子的实施方式。在以下的实施方式中所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等均是一个例子，并意在不限定权利要求的范围。另外，关于以下实施方式的构成要素中、在表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。

另外，各图为示意图，并不是严格地进行了图示的图。此外，在各图中，对实质上相同的结构标注同一标号，并省略或简化重复的说明。

(实施方式1)

[步行杖的利用场景]

图1表示实施方式1中的步行杖的利用场景。如图1所示，用户10通过握着步行杖100的把手(手柄)部101，将拐杖主体部110的前端102撑向地面，来一边取得平衡一边步行。此时，步行杖100向地面照射光103，所述光103用于指示用户10将前端102撑向的下一个位置。用户10通过接下来用步行杖100的前端102撑在被照射了光103的地面上的照射位置103a，由此能够在步行期间适当地取得平衡。

此外，地面是指用户10步行的面，不限定于土地的表面(地表)。地面也可以是建筑物内的地板面。

[步行杖的构成]

参照图2～图4，具体说明这样的步行杖100的构成。

图2表示实施方式1中的步行杖的构造。图3是表示实施方式1中的步行杖的详细功能构成的框图。图4是用于说明实施方式1中的照射角度和倾斜角度的图。

在各图中，X轴方向是把手部101的T形的横线方向。Z轴方向是拐杖主体部110的长度方向。Y轴方向是与X轴方向和Z轴方向正交的方向。此外，X轴方向与使用步行杖100步行的用户的行进方向大致一致。在图4中，虚线表示基准倾斜角度(0度)时的步行杖100，单点划线表示光轴。

步行杖100具备拐杖主体部110和把手部101。另外，步行杖100具备步行辅助装置112。

拐杖主体部110是长条的棒。在拐杖主体部110的一端设置有把手部101，在另一端设置有接地检测部120。

把手部101是用户10握着的部分，具有T字状、L字状等形状。

为了辅助用户10的步行，步行辅助装置112安装在步行杖100。步行辅助装置112可以构成为可拆装于步行杖100。步行辅助装置112具有接地检测部120、传感器130、控制部140以及照射部150。

接地检测部120是检测拐杖主体部110的前端向地面的接触(以下称为接地)的接地传感器的一例。在本实施方式中，接地检测部120使用压力传感器来检测拐杖主体部110的接地。具体而言，在压力传感器的压力值成为预定的阈值以上的情况下，接地检测部120检测到拐杖主体部110的接地。作为预定阈值，例如，在将拐杖的前端部的面积设为10平方厘米，将拐杖的重量设为0.5kg时，能够简单地使用将拐杖放置在地面上时的压力的二倍左右的值(0.1千克/平方厘米)。

传感器130检测拐杖主体部110的倾斜角度。另外，传感器130检测拐杖主体部110的移动(例如，加速度和角速度中的至少一方)。具体而言，传感器130例如包括设置在把手部101内的(i)倾斜角传感器和(ii)加速度传感器或角速度传感器。倾斜角度表示拐杖主体部110相对于铅垂方向或水平方向的倾斜。

控制部140基于由传感器130检测到的倾斜角度，控制照射部150的光的照射方向。具体而言，控制部140控制光的照射方向，以使得即使拐杖主体部110的倾斜角度发生变化，来自照射部150的光向地面的照射位置也不变化。具体而言，即使拐杖主体部110的倾斜角度发生变化，控制部140也在预定时间期间，将来自照射部150的光持续照射在地面的预定照射位置。预定时间例如是检测到拐杖主体部110的前端102的接地起，直到检测到下一次接地为止的时间。也就是说，控制部140控制光的照射方向，以使得拐杖主体部110的前端102接地后到下一次接地为止期间，从前端102到照射位置103a为止的距离保持在一定距离(例如50cm～100cm中的某一个距离)。

控制部140只要具备控制功能即可，可以用任意的方式实现。例如，控制部140可以由专用硬件构成。另外，例如，控制部140可以通过执行适合于各构成要素的软件程序来实现。在该情况下，控制部140例如可以具备运算处理部(未图示)和存储控制程序的存储部(未图示)。作为运算处理部，可例示MPU(Micro Processing Unit：微处理单元)、CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)。作为存储部，可例示半导体存储器。此外，控制部140既可以由进行集中控制的单独的控制部构成，也可以由相互协作进行方差控制的多个控制部构成。

如图3所示，控制部140包括平衡评价部142、照射控制部144以及照射角度存储部146。

在由接地检测部120检测到拐杖主体部110的前端102撑在地面上时，平衡评价部142基于由传感器130得到的传感值，评价用户的步行平衡的稳定性。具体而言，平衡评价部142算出表示步行平衡的稳定性的低的程度的评价值。该评价值例如是从传感器130得到的加速度或角速度的时间性方差值。

照射角度存储部146存储有基准照射角度。基准照射角度是表示相对于预先确定的基准倾斜角度而预先确定的照射方向的角度。也就是说，基准照射角度是成为基准的角度，所述基准表示用于将光照射到适合于使用户的步行平衡稳定的位置的照射方向。适合于使用户的步行平衡稳定的位置例如是在行进方向上与拐杖的前端相距一定距离(例如50cm～100cm)的位置。

在图4中，基准倾斜角度为0度，基准照射角度用α表示。此外，基准倾斜角度无需特别限定于0度。基准照射角度根据步行杖100或照射部150的特征，按照经验或实验预先确定即可。稍后将在实施方式2中叙述基准照射角度的决定方法的具体例。

照射控制部144从照射角度存储部146取得基准照射角度，使用该基准照射角度和通过传感器130检测到的拐杖主体部110的倾斜角度，控制照射部150的光的照射方向。具体而言，如图4所示，照射控制部144使用基准照射角度α、拐杖主体部110的长度方向(Z轴方向)与铅垂方向之间的倾斜角度β，用上述式1导出拐杖主体部110的长度方向与来自照射部150的光的光轴之间的照射角度γ。

照射控制部144使照射部150以这样导出的照射角度γ照射光，由此控制光的照射方向，以使得即使拐杖主体部110的倾斜角度发生变化，来自照射部150的光向地面的照射位置也不变化。

照射部150向地面照射用于指示用户将拐杖撑向的下一个位置的光。如图2所示，照射部150具备光源152、轴154以及致动器156。

光源152射出具有指向性的光。例如，光源152是在一般的激光指示器等中使用的射出半导体激光的激光光源。另外，光源152也可以是像手电筒那样，通过反射镜或透镜使灯泡或发光二极管(LED)的光聚集并射出的光源。

轴154将光源152轴支承为可绕Y轴转动。也就是说，光源152被支撑为能够在包括拐杖主体部110的轴的平面(XZ平面)上变更照射方向。

致动器156按照来自控制部140的指示，使光源152绕Y轴转动。具体而言，致动器156按照从控制部140指示的照射角度γ，使光源152绕Y轴转动，并使光的照射方向变化。具体而言，致动器156例如是能够控制旋转角度的电动马达。

[步行杖的工作]

接着，说明按以上方式构成的步行杖100的工作。图5是表示实施方式1中的步行杖的步行支援处理的流程图。首先，接地检测部120检测拐杖主体部110的接地(S10)。

在这里，在没有检测到拐杖主体部110的接地的情况下(S10为否)，返回步骤S10。也就是说，反复进行步骤S10直到检测到拐杖主体部110的接地。因此，步行杖100能够在检测到拐杖主体部110的接地时开始光的照射。

另一方面，在检测到拐杖主体部110的接地的情况下(S10为是)，平衡评价部142使用从传感器130取得的用户步行时的传感值，进行步行平衡的稳定性的评价(S20)。在本实施方式中，作为步行平衡的稳定性的评价指标，使用了步行期间的加速度或角速度的时间性方差。也就是说，平衡评价部142算出加速度或角速度的方差值作为评价值。在使用方差作为评价指标的情况下，意味着评价值越小则步行平衡越稳定。也就是说，在本实施方式中，评价值示出了值越大则步行平衡的稳定性越低这一情况，并且是表示步行平衡的稳定性的低的程度的值。

图6和图7是表示实施方式1中的步行期间的拐杖主体部的加速度的一例的图。具体而言，图6表示用户10的步行平衡稳定时的加速度的时间变化的一例。另一方面，图7表示用户10的步行平衡不稳定时的加速度的时间变化的一例。在图6和图7中，横轴表示时间，纵轴表示加速度。从图6和图7可知，步行平衡不稳定时，各轴线的加速度的时间性方差增加。也就是说，如果步行平衡的稳定性降低，则加速度的方差值增加。

接着，平衡评价部142判定评价值是否比阈值大(S30)。也就是说，平衡评价部142判定用户10的步行平衡是否不稳定。该阈值是表示用户10的步行平衡不稳定的方差值的下限值，可根据经验或实验预先确定。后面，将在实施方式3中叙述该阈值的决定方法的具体例。

在这里，在评价值比阈值大的情况下(S30为是)，照射控制部144调整基准照射角度(S40)。具体而言，照射控制部144使基准照射角度减小。由此，能够使光的照射位置接近用户10。其结果，能够将接下来拐杖所撑向的位置引导到接近身体的位置，并能够改善恶化的步行平衡。

图8是表示使基准照射角度减小时的加速度的时间变化的一例的图。可知，在减小了基准照射角度的区间(0秒～10秒)中，加速度的方差逐渐减小，步行平衡的稳定性提高。

在评价值为阈值以下的情况(S30为否)下，照射控制部144不进行基准照射角度的调整。

接着，传感器130检测拐杖的倾斜角度(S50)。也就是说，传感器130检测拐杖主体部110的长度方向与铅垂方向之间的倾斜角度β。倾斜角度能够使用倾斜角传感器来检测。

照射控制部144使用检测到的倾斜角度和基准倾斜角度来决定照射角度(S60)。具体而言，照射控制部144按照上述式1算出照射角度γ。

照射控制部144以所决定的照射角度使照射部150照射光。具体而言，照射控制部144控制致动器156而使光源152转动，由此使照射部150以照射角度γ照射光。

控制部140判定用户是否正在继续步行(S80)。具体而言，控制部140基于从传感器130得到的拐杖主体部110的加速度或角速度的值，判定用户是否正在继续步行。例如，在一定时间内加速度或角速度完全没有变化的情况下，控制部140能够判定为已结束步行。在这里，在判定为用户正在继续步行的情况下(S80为否)，返回步骤S20。另一方面，在判定为用户没有继续步行的情况下(S80为否)，结束处理。

[效果]

如上所述，根据本实施方式涉及的步行杖100，能够基于检测到的倾斜角度，控制照射部150的光的照射方向。因此，当为了指示步行杖100所撑向的下一个位置而将光照射在地面上时，能够使光的照射位置稳定。其结果，步行杖100能够使接下来步行杖100所撑向的位置的指示稳定，并能够有效地进行用户10的步行平衡的辅助。

另外，根据本实施方式涉及的步行杖100，能够使用拐杖主体部110的倾斜角度和基准照射角度来控制照射方向。因此，例如，如果根据用户10和步行杖100等的特征适当地确定基准照射角度，则能够根据用户10和步行杖100等的特征适当地控制光的照射方向，并能够有效地进行用户10的步行平衡的辅助。

另外，根据本实施方式涉及的步行杖100，能够基于步行期间的步行平衡的稳定性的评价结果来控制照射方向。因此，在步行期间失去步行平衡时，能够有效地控制照射方向以使得步行平衡稳定，并能够抑制用户10的跌倒。

另外，根据本实施方式涉及的步行杖100，在评价值比阈值大的情况下，通过使基准照射角度减小，能够使照射位置接近步行者。因此，在步行平衡的稳定性降低时，能够引导用户10以使得将步行杖撑向更接近的位置，能够改善用户10的步行平衡并抑制跌倒。

另外，根据本实施方式涉及的步行杖100，能够在评价值比阈值大的情况下使光的照射开始。因此，在步行平衡的稳定性降低时，能够使用户认知到步行平衡的降低，并能够抑制用户10的跌倒。

另外，根据本实施方式涉及的步行杖100，作为评价值，能够使用加速度或角速度的时间性方差值，能够容易地进行步行平衡的稳定性的评价。

另外，根据本实施方式涉及的步行杖100，由于能够在拐杖主体部110的前端102接地时使照射部150照射光，所以能够在接下来用于撑拐杖的动作开始时照射光，并能够适当地引导拐杖所撑向的下一个位置。

(实施方式2)

接着，说明实施方式2。在实施方式2中，详细说明在实施方式1中存储于照射角度存储部146的基准照射角度的决定方法的一例。此外，由于本实施方式涉及的步行杖的构成与实施方式1涉及的步行杖实质相同，所以省略图示和说明。

[步行杖的工作]

图9是表示实施方式2中的步行杖的基准照射角度的决定处理的流程图。该图9的处理在图5的步行支援处理之前进行。

首先，照射控制部144从预先确定的多个基准照射角度的候选之中选择未选择的候选(S11)。作为多个基准照射角度的候选，例如，能够使用一定间隔(例如隔5度)的多个角度(例如5度、10度、15度、20度、25度以及30度)。步行辅助装置所包括的存储部可以保持这些多个基准照射角度的候选。例如，照射角度存储部146的第一区域可以保持这些多个基准照射角度的候选。

接着，接地检测部120检测拐杖主体部110的接地(S12)。该接地的检测与实施方式1中的步骤S10相同。

在这里，在没有检测到拐杖主体部110的接地的情况下(S12为否)，返回步骤S12。也就是说，反复进行步骤S12直到检测到拐杖主体部110的接地。

另一方面，在检测到拐杖主体部110的接地的情况下(S12为是)，照射控制部144按照在步骤S11中所选择的基准照射角度的候选，使照射部150照射光(S13)。具体而言，照射控制部144使用所选择的基准照射角度的候选，按照式1控制光的照射角度。

平衡评价部142判定是否经过了用于评价步行平衡的稳定性的预先确定的一定时间(S14)。此外，平衡评价部142也可以判定用户是否步行了用于评价步行平衡的稳定性的预先确定的一定步数以上，而不是判定是否经过了一定时间。一定时间例如可以是数秒至10秒左右。另外，可以适应地调整一定时间直到后述的平衡评价的评价值稳定。

在这里，在判定为没有经过一定时间的情况下(S14为否)，返回步骤S12。另一方面，在判定为经过了一定时间的情况下(S14为是)，平衡评价部142使用从传感器130取得的用户步行时的传感值，进行步行平衡的稳定性的评价(S15)。也就是说，平衡评价部142与实施方式1中的步骤S20同样地算出评价值。在这里算出的评价值与步骤S11中所选择的基准照射角度的候选关联地保持。

接着，控制部140判定在多个基准照射角度的候选之中是否有未选择的候选(S16)。在存在未选择的基准照射角度的候选的情况下(S16为是)，返回步骤S11，选择未选择的基准照射角度的候选。

在没有未选择的基准照射角度的候选的情况下(S16为否)，平衡评价部142基于作为步骤S15中的评价结果的评价值，将多个基准照射角度的候选中的某一个作为基准照射角度，并存储于照射角度存储部146。具体而言，平衡评价部142将多个基准照射角度的候选中、与步行平衡的稳定性最高的评价值对应的基准照射角度的候选作为基准照射角度，并存储于照射角度存储部146。例如，图6、图7表示分别选择了10度和30度作为基准照射角度的候选的情况下的传感值。在图6中，加速度的时间方差为261.1，在图7中，加速度的时间方差为183678.1。因此，可知：图6的基准照射角度的候选为10度时的步行平衡比图7的基准照射角度的候选为30度时的步行平衡稳定。在该情况下，从作为基准照射角度的候选的10度和作为基准照射角度的候选的30度之中，将步行平衡的稳定性高的10度作为基准照射角度存储于照射角度存储部146。照射角度存储部146的第二区域可以保持该决定的基准照射角度。

[效果]

如上所述，根据本实施方式涉及的步行杖，能够基于使用步行杖100步行时的步行平衡的稳定性的评价结果，将多个基准照射角度的候选的某一个作为基准照射角度存储于存储部。因此，能够预先确定适合于步行杖和用户的特征的基准照射角度。通过使用这样确定的基准照射角度来控制光的照射方向，能够进行更适合于用户和步行杖等的特征的光的照射方向的控制，能够更有效地进行用户的步行平衡的辅助。

(实施方式3)

接着，说明实施方式3。在本实施方式中，检测用户的跌倒，并保持检测到跌倒时的步行平衡的稳定性的评价值，并将该评价值作为平衡评价的阈值加以利用(图5的S30)。

由于本实施方式涉及的步行杖的构成与实施方式1涉及的步行杖实质相同，所以省略图示和说明。

[步行杖的工作]

图10是表示实施方式3中的平衡评价的阈值更新处理的流程图。

首先，平衡评价部142检测用户10的跌倒(S21)。具体而言，平衡评价部142例如基于从传感器130得到的加速度或角速度检测跌倒。在跌倒时，由于拐杖主体部110突然倒下，所以与撑着拐杖时相比，传感值变动很大。

图11表示跌倒时的加速度传感器的传感值的时间变化。如图11所示，在跌倒时，加速度的值摆动很大。平衡评价部142使用该传感值，通过一般的阈值处理等检测跌倒。例如，在图11中，平衡评价部142通过将Z轴(拐杖主体部110的长度方向)的加速度+4000mG作为阈值使用，能够检测跌倒。

在这里，在没有检测到跌倒的情况下(S21为否)，返回步骤S21。也就是说，反复进行跌倒的检测。在检测到跌倒的情况下(S21为是)，平衡评价部142算出刚要检测到跌倒之前的预定期间中的步行平衡的评价值，并将算出的评价值作为平衡评价的阈值，存储于照射角度存储部146(S23)。也就是说，平衡评价部142用刚要跌倒之前的评价值来更新平衡评价的阈值。例如，在图11中，将刚要跌倒之前的约5秒期间的非稳定区间中的加速度的方差值“184456.6”作为平衡评价的阈值存储于照射角度存储部146。在这里存储的评价值在图5的步骤S30中作为阈值使用。

[效果]

如上所述，根据本实施方式涉及的步行杖，能够将刚要检测到跌倒之前的预定期间中的步行平衡的稳定性的评价值作为预定阈值使用。因此，能够将实际跌倒时的步行平衡的稳定性的评价值用于照射方向的控制，并能够进一步抑制用户的跌倒。

通过保持该跌倒前的预定时间的方差的值(184456.6)，能够向用户告知当前的步行是否为有跌倒危险的状态。在用户步行时，将所保存的平衡评价值与当前的平衡评价值进行比较，在当前的平衡评价值比跌倒时的平衡评价值差的情况下，判断为用户在步行中有跌倒的可能性，减小照射角度，并催促以降低步行的速度。通过以上步骤，通过控制指示角度以使得步行时的平衡评价值不比实际跌倒时的平衡评价值恶化，能够防止用户的跌倒于未然。

(实施方式4)

接着，说明实施方式4。在本实施方式中，与上述各实施方式不同之处在于，在步行平衡的稳定性降低时开始光的照射。此外，由于本实施方式涉及的步行杖的构成与实施方式1涉及的步行杖实质相同，所以省略图示和说明。

[步行杖的工作]

图12是表示实施方式4中的步行杖的步行支援处理的流程图。在图12中，对于与图5实质上相同的处理，标注同一标号，并适当省略说明。

在本实施方式中，在评价值为阈值以下的情况下，(S30为否)，跳过步骤S50～步骤S70，执行步骤S80。相反地，在评价值比阈值大的情况下(S30为是)，执行步骤S50～步骤S70。也就是说，照射控制部144在评价值比阈值大的情况下(S30为是)，使照射部150开始光的照射(S70)。

[效果]

根据本实施方式涉及的步行杖100，能够在评价值比阈值大的情况下使光的照射开始。因此，由于不在步行平衡稳定时开始光的照射，所以用户10能够步行而不会意识到照射位置，能够自由步行而不受光的照射的束缚。另一方面，由于能够在步行平衡的稳定性降低的情况下开始光的照射，所以能够利用光向用户明示地通知步行平衡降低，并能够催促用户改善步行平衡。

(实施方式5)

接着，说明实施方式5。在本实施方式中，使用与步行条件对应的基准照射角度来控制光的照射方向。此外，由于本实施方式涉及的步行杖的构成与实施方式1涉及的步行杖实质相同，所以适当省略图示和说明。

在本实施方式中，照射角度存储部146存储有与多个步行条件对应的多个基准照射角度。步行条件表示会给用户的步行平衡带来影响的周围的条件。具体而言，步行条件例如包括平地、上台阶、下台阶、上坡以及下坡等。在本实施方式中，作为步行条件，使用平地、上台阶以及下台阶。此外，就步行条件而言，既可以事先决定典型条件，也可以在出现了不能分类在预先决定的步行条件中的步行条件时，适应地依次追加。

图13是表示实施方式5中的存储于照射角度存储部的多个基准照射角度的一例的图。在图13中，作为与“平地”、“上台阶”以及“下台阶”对应的基准照射角度，分别存储有“30度”、“20度”以及“15度”。

平衡评价部142使用由传感器130检测到的加速度或角速度，推定用户10的步行条件。后面将使用图14～图16说明该步行条件的推定的详细情况。

照射控制部144从照射角度存储部146取得基准照射角度，所述基准照射角度与由平衡评价部142推定的步行条件对应。并且，照射控制部144使用取得的基准照射角度，控制照射部150的光的照射方向。

[步行杖的工作]

图14是表示实施方式5中的步行杖的步行支援处理的流程图。在本实施方式中，在检测到拐杖主体部110的接地的情况下(S10为是)，平衡评价部142推定正在用步行杖100步行的用户10的步行条件(S110)。具体而言，平衡评价部142使用由传感器130检测到的加速度或角速度，推定用户10的步行条件。

图15表示正在用步行杖上台阶时的加速度的时间变化的一例。图16表示正在用步行杖下台阶时的加速度的时间变化的一例。与图6的在平地上步行期间的加速度的时间变化相比，在图15中，Z轴方向的加速度的变动变大，在图16中，相反地，Z轴方向的加速度的变动变小。这样，根据步行条件的不同，加速度的特征不同。

因此，能够根据加速度算出特征量，并利用决策树、logistic回归、SVM(SupportVector Machine：支持向量机)等一般的机器学习方法，根据算出的特征量推定步行条件。步行条件的推定例如能够用非专利文献1所示的机器学习方法来实现。

接着，照射控制部144从照射角度存储部146取得与所推定的步行条件对应的基准照射角度(S120)。例如，在推定为步行条件是平地的情况下，照射控制部144参照图13，取得30度作为基准照射角度。

之后，使用在步骤S120中取得的基准照射角度，与实施方式1的图5同样地，执行步骤S20～步骤S80。

[效果]

如上所述，根据本实施方式涉及的步行杖100，能够使用与所推定的步行条件对应的基准照射角度来控制照射方向。因此，能够使用适合于例如平地步行和台阶步行等的基准照射角度来控制照射方向，并能够更有效地进行用户10的步行平衡的辅助。

(其他实施方式)

以上，基于实施方式说明了一个或多个实施方式涉及的步行杖和步行辅助装置，但本公开不限定于该实施方式。只要不脱离本公开的宗旨，对本实施方式实施了本领域的技术人员能够想到的各种变形而得到的实施方式、以及组合不同的实施方式中的构成要素而构成的实施方式均包括在一个或多个技术方案的范围内。

例如，也可以组合全部上述实施方式1～5。

此外，在上述各实施方式中，作为步行平衡的稳定性的评价指标，使用了方差，但不限定于此。例如，以下非专利文献2所示的功率谱解析、RMS(Root Mean Square：均方根)、自相关系数、互相关系数也可以作为步行平衡的稳定性的评价指标使用。在非专利文献2中，它们分别作为表示步行的顺畅度、摇晃性、对称·规则性、与正常步行波形的类似性的指标使用。

此外，在上述各实施方式中，步行辅助装置112具备接地检测部120，但也可以不一定必须具备接地检测部120。步行辅助装置112至少具备传感器130、控制部140以及照射部150即可。在该情况下，能够基于检测到的倾斜角度来控制照射部150的光的照射方向，并能够有效地进行用户的步行平衡的辅助。

此外，在上述各实施方式中，接地检测部120使用压力传感器检测拐杖主体部110的接地，但不限定于此。例如，也可以使用加速度传感器检测步行杖100的接地。由于在拐杖接触地面时会向拐杖施加冲击，所以如图6所示，加速度变动很大。因此，通过用加速度传感器检测该冲击，能够检测到拐杖主体部110接地这一情况。

此外，在上述各实施方式中，以传感器130具备加速度传感器的情况为中心进行了说明，但即使是角速度传感器，也能够同样地控制光的照射方向。

此外，图2所示的照射部150的构造为一个例子，不限定于此。例如，在图2中，照射部150构成为能够在一个轴上转动，但也可以具有能够在两个轴上转动的机构。在该情况下，照射部150A例如也可以具有图17所示的万向架机构。

此外，在上述各实施方式中，传感器包括了检测拐杖主体部110的倾斜角度的倾斜角传感器，但不限定于此。例如，传感器也可以不包括倾斜角传感器。在该情况下，如图18所示，步行辅助装置112的控制部140可以具备倾斜角度算出部147，所述倾斜角度算出部147使用角速度传感器和加速度传感器中的至少一方的输出值，算出拐杖主体部110的倾斜角度。例如当将重力加速度表示为g，将倾斜角度表示为β，将加速度传感器的Z轴方向的输出值表示为z时，倾斜角度算出部147能够通过cosβ＝z/g算出倾斜角度β。另外，例如，倾斜角度算出部147也可以使用角速度传感器的输出值的积分值来算出。此外，有时将用倾斜角度算出部算出的倾斜角度称为检测到的倾斜角度。

此外，上述各实施方式中的控制部140既可以由一个电子电路构成，也可以由多个电子电路构成。另外，步行辅助装置112也可以具备处理器和非易失性存储器，处理器执行存储于存储器的软件程序或指令时，处理器作为控制部140发挥功能。

本公开能够作为可辅助用户步行的步行杖和安装于该步行杖的步行辅助装置加以利用。

Claims (15)

1.一种步行杖，具备：

棒状的拐杖主体部；

传感器，其检测所述拐杖主体部的加速度和角速度中的至少一方；

照射部，其向地面照射光；以及

控制部，其包括：(i)平衡评价部，基于所述检测到的加速度和所述检测到的角速度中的至少一方，进行用户的步行平衡的稳定性的评价；和(ii)照射控制部，基于所述拐杖主体部的倾斜角度和所述稳定性的评价的结果，控制所述照射部的光的照射方向。

2.根据权利要求1所述的步行杖，

即使所述拐杖主体部的倾斜角度变化，所述照射控制部也在预定时间期间，将来自所述照射部的光持续照射在所述地面的预定照射位置。

3.根据权利要求2所述的步行杖，

所述步行杖还具备接地传感器，该接地传感器检测所述拐杖主体部的前端部向地面的接地，

所述预定时间是所述接地传感器检测到所述前端部的接地起，直到检测到下一次接地为止的时间。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的步行杖，

所述照射控制部使用所述拐杖主体部的倾斜角度和基准照射角度，控制所述照射方向，并基于所述稳定性的评价的结果调整所述基准照射角度，所述基准照射角度表示相对于预先确定的基准倾斜角度而预先确定的照射方向。

5.根据权利要求4所述的步行杖，

当将相对于铅垂方向的基准倾斜角度为0度时的基准照射角度表示为α，将所述拐杖主体部的长度方向与所述铅垂方向之间的倾斜角度表示为β时，所述照射控制部使用所述α和所述β，用以下式导出所述拐杖主体部的长度方向与来自所述照射部的光的光轴之间的照射角度γ，并使用所导出的照射角度γ控制所述照射方向，

$\mathrm{\γ}={\cos }^{-1}\frac{1-tan\mathrm{\α}sin\mathrm{\β}}{\sqrt{1+{\tan }^2\mathrm{\α}-2\tan \mathrm{\α}sin\mathrm{\β}}}.$

6.根据权利要求4或5所述的步行杖，

在作为所述评价的结果得到的表示步行平衡的稳定性的高低的评价值比预定阈值大的情况下，所述照射控制部使所述基准照射角度减小。

7.根据权利要求6所述的步行杖，

所述照射控制部在所述评价值比所述预定阈值大的情况下，使所述照射部开始光的照射。

8.根据权利要求6或7所述的步行杖，

所述评价值是所述检测到的加速度的时间性方差值和所述检测到的角速度的时间性方差值中的至少一方。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的步行杖，

所述平衡评价部还检测所述用户的跌倒，算出即将检测到所述跌倒之前的预定期间中的步行平衡的稳定性的评价值，

算出的所述评价值作为所述预定阈值使用。

10.根据权利要求4～9中任一项所述的步行杖，

所述控制部还具备用于存储多个基准照射角度的候选的存储部，

所述平衡评价部进行按照所述预先确定的多个基准照射角度的候选而照射光时的步行平衡的稳定性的评价，并基于该评价的结果，将所述多个基准照射角度的候选中的某一个作为所述基准照射角度存储于所述存储部，

所述照射控制部从所述存储部取得所述基准照射角度，并使用取得的所述基准照射角度控制所述照射方向。

11.根据权利要求10所述的步行杖，

所述存储部存储有与多个步行条件对应的多个基准照射角度，

所述平衡评价部使用所述检测到的加速度和所述检测到的角速度中的至少一方，推定正在用所述步行杖步行的用户的步行条件，

所述照射控制部从所述存储部取得与推定出的所述步行条件对应的基准照射角度，并使用取得的所述基准照射角度控制所述照射方向。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的步行杖，

所述照射控制部在所述拐杖主体部的前端接地时使所述照射部照射光。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的步行杖，

所述传感器还检测所述拐杖主体部的倾斜角度。

14.根据权利要求1～12中任一项所述的步行杖，

所述控制部还具备倾斜角度算出部，该倾斜角度算出部基于由所述传感器检测到的加速度和角速度中的至少一方，算出所述拐杖主体部的倾斜角度。

15.一种步行辅助装置，安装于步行杖，所述辅助装置具备：

传感器，其检测所述步行杖的加速度和角速度中的至少一方；

照射部，其向地面照射光；

平衡评价部，其基于所述检测到的加速度和所述检测到的角速度中的至少一方，进行用户的步行平衡的稳定性的评价；以及

照射控制部，其基于所述步行杖的倾斜角度和所述稳定性的评价的结果，控制所述照射部的光的照射角度。