CN107865752B - 步行训练器械及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种步行训练器械和一种用于步行训练器械的控制方法。步行训练器械包括第一拉线卷绕机构和控制装置，第一拉线卷绕机构构造成将连接至腿部的拉线向上且向前牵拉。控制装置执行下述各项控制中的至少一项控制：在腿部腾空阶段使第一拉线卷绕机构产生通过将用于降低由第一拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构的牵拉力损失的第二驱动力加至第一驱动力而获得的驱动力的控制；以及在腿部站立阶段使第一拉线卷绕机构产生通过从第一驱动力减去用于降低由第一拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构的牵拉力损失的第二驱动力而获得的驱动力的控制。

Description

步行训练器械及其控制方法
技术领域
本公开涉及供受训者进行步行训练的步行训练器械及其控制方法。
背景技术
存在一种已知的步行训练器械，该步行训练器械包括：步行辅助装置，该步行辅助装置辅助受训者所进行的步行运动；第一拉线卷绕机构，该第一拉线卷绕机构用于通过卷绕连接至受训者的腿部的拉线而将连接至腿部的该拉线向上并向前牵拉，第一拉线卷绕机构构造成：在受训者的步行运动中在腿部处于腿部腾空状态的腿部腾空阶段通过使马达旋转来卷绕并收纳拉线，以及在受训者的步行运动中在腿部处于腿部站立状态的腿部站立阶段通过使马达旋转来放出(即，拉出)拉线；以及控制装置，该控制装置用于控制第一拉线卷绕机构的牵拉力并因此减小步行辅助装置的重力(例如，参见日本未审专利申请公报No.2015-223294)。
发明内容
本发明人发现了以下问题。在上述步行训练器械中，当第一拉线卷绕机构卷绕或放出(即，拉出)拉线时，在第一拉线卷绕机构中发生机械摩擦。由于这种机械摩擦力，当第一拉线卷绕机构卷绕拉线时，由第一拉线卷绕机构施加的实际牵拉力变得比目标牵拉力小了等于该机械摩擦力的量。另一方面，当第一拉线卷绕机构放出拉线时，由第一拉线卷绕机构施加的实际牵拉力变得比目标牵拉力大了等于该机械摩擦力的量。因此，存在牵拉力在腿部腾空阶段与腿部站立阶段相互转变的时刻或该时刻附近可能不能平滑地变化的可能性。
鉴于上述问题做出了本公开，并且本公开的主要目的在于提供一种步行训练器械以及提供一种该步行训练器械的控制方法，其中，该步行训练器械能够使第一拉线卷绕机构的实际牵拉力在腿部腾空阶段和腿部站立阶段中的至少一者中接近其目标牵拉力，从而使得牵拉力在腿部腾空阶段与腿部站立阶段相互转变的时刻及该时刻附近能够平滑地变化。
为了实现上述目的，本公开的方面是一种步行训练器械，包括：步行辅助装置，该步行辅助装置构造成附接至受训者的腿部并辅助受训者所进行的步行运动；第一拉线卷绕机构，第一拉线卷绕机构构造成通过卷绕直接连接至腿部或通过步行辅助装置连接至腿部的拉线而将连接至腿部的该拉线向上且向前牵拉；以及控制装置，该控制装置用于通过将预先确定用以减小步行辅助装置的重力的第一驱动力用作基础驱动力来控制第一拉线卷绕机构的马达的驱动力，其中，第一拉线卷绕机构在腿部腾空阶段通过使马达旋转来卷绕拉线，并且第一拉线卷绕机构在腿部站立阶段通过使马达沿与腿部腾空阶段的方向相反的方向旋转来放出拉线，腿部腾空阶段是在受训者的步行运动中腿部处于腿部腾空状态的阶段，腿部站立阶段是在受训者的步行运动中腿部处于腿部站立状态的阶段，以及其中，控制装置执行下述各项中的至少一项：在腿部腾空阶段使第一拉线卷绕机构的马达产生通过将作为用于降低由第一拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构的牵拉力损失的力的第二驱动力加至第一驱动力而获得的驱动力的控制；以及在腿部站立阶段使第一拉线卷绕机构的马达产生通过从第一驱动力减去作为用于降低由第一拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构的牵拉力损失的力的第二驱动力而获得的驱动力的控制。
在这方面，步行训练器械还可以包括第二拉线卷绕机构，第二拉线卷绕机构构造成通过卷绕直接连接至腿部或通过步行辅助装置连接至腿部的拉线而将连接至腿部的该拉线向上且向后牵拉，其中，第二拉线卷绕机构在腿部腾空阶段通过使马达旋转来卷绕拉线，并且第二拉线卷绕机构在腿部站立阶段通过使马达沿与腿部腾空阶段的方向相反的方向旋转来放出拉线，腿部腾空阶段是在受训者的步行运动中腿部处于腿部腾空状态的阶段，腿部站立阶段是在受训者的步行运动中腿部处于腿部站立状态的阶段，以及控制装置可以通过将预先确定用以减小步行辅助装置的重力的第三驱动力用作基础驱动力来控制第二拉线卷绕机构的马达的驱动力，以及其中，控制装置执行下述各项中的至少一项：在腿部腾空阶段使第二拉线卷绕机构的马达产生通过从第三驱动力减去作为用于降低由第二拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的第二拉线卷绕机构的牵拉力损失的力的第四驱动力而获得的驱动力的控制；以及在腿部站立阶段使第二拉线卷绕机构的马达产生通过将作为用于降低由第二拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的第二拉线卷绕机构的牵拉力损失的力的第四驱动力加至第三驱动力而获得的驱动力的控制。
为了实现上述目的，本公开的方面可以是一种用于步行训练器械的控制方法，步行训练器械包括：步行辅助装置，该步行辅助装置构造成附接至受训者的腿部并辅助受训者所进行的步行运动；第一拉线卷绕机构，第一拉线卷绕机构构造成通过卷绕直接连接至腿部或通过步行辅助装置连接至腿部的该拉线而将连接至腿部的该拉线向上且向前牵拉；以及控制装置，该控制装置用于通过将预先确定用以减小步行辅助装置的重力的第一驱动力用作基础驱动力来控制第一拉线卷绕机构的马达的驱动力，其中，第一拉线卷绕机构在腿部腾空阶段通过使马达旋转来卷绕拉线，并且第一拉线卷绕机构在腿部站立阶段通过使马达沿与腿部腾空阶段的方向相反的方向旋转来放出拉线，腿部腾空阶段是在受训者的步行运动中腿部处于腿部腾空状态的阶段，腿部站立阶段是在受训者的步行运动中腿部处于腿部站立状态的阶段，以及其中，控制方法包括下述各项中的至少一项：在腿部腾空阶段执行控制以使第一拉线卷绕机构的马达产生通过将第二驱动力加至第一驱动力而获得的驱动力，第二驱动力是用于降低由第一拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构的牵拉力损失的力；以及在腿部站立阶段执行控制以使第一拉线卷绕机构的马达产生通过从第一驱动力减去作为用于降低由第一拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构的牵拉力损失的力的第二驱动力而获得的驱动力。
根据本公开，可以提供一种步行训练器械以及提供一种该步行训练器械的控制方法，该步行训练器械能够使第一拉线卷绕机构的实际牵拉力在腿部腾空阶段和腿部站立阶段中的至少一者中接近其目标牵拉力，从而使得牵拉力在腿部腾空阶段与腿部站立阶段相互转变的时刻及该时刻附近能够平滑地变化。
通过下文中给出的详细描述和附图将变得更充分地理解本发明的以上及其他目的、特征和优点，附图以仅说明的方式给出，并且因此不应被认为是限制本发明。
附图说明
图1是示出根据本公开的第一实施方式的步行训练器械的示意性构造的立体图；
图2是示出步行辅助装置的示意性构造的立体图；
图3是示出根据本公开的第一实施方式的控制装置的示意性系统配置的示例的框图；
图4是示出用于控制根据本公开的第一实施方式的步行训练器械的方法的流程的流程图；
图5示出根据本公开的第二实施方式的步行训练器械的示意性构造；以及
图6是示出用于控制根据本公开的第二实施方式的步行训练器械的方法的流程的流程图。
具体实施方式
第一实施方式
下文将参照附图来说明根据本公开的各实施方式。
图1是示出根据本公开的第一实施方式的步行训练器械的示意性构造的立体图。根据第一实施方式的步行训练器械1例如是供受训者——比如是患有由中风引起的偏瘫的患者——进行步行训练的装置。步行训练器械1包括附接至受训者的腿部的步行辅助装置2以及供受训者进行步行训练的训练装置3。
图2是示出步行辅助装置的示意性构造的立体图。步行辅助装置2例如附接至进行步行训练的受训者的病腿并辅助受训者的步行。步行辅助装置2包括大腿框架21、通过膝关节部件22连接至大腿框架21的小腿框架23、通过踝关节部件24连接至小腿框架23的脚底框架25、旋转地驱动膝关节部件22的马达单元26以及调节踝关节部件24的可动范围的调节机构27。应当指出的是，步行辅助装置2的上述构造仅仅是示例并且步行辅助装置2的构造不限于这样的示例。例如，步行辅助装置2可以包括旋转地驱动踝关节部件24的另一马达单元。
大腿框架21附接至受训者腿部的大腿，并且小腿框架23附接至受训者腿部的小腿。大腿框架21例如配备有用于固定大腿的大腿系带212。大腿框架21配备有用于与第一拉线卷绕机构33(稍后描述)的拉线36连接的水平延伸的并且纵长的第一框架211。
应当指出的是，第一拉线卷绕机构33的上述连接部件仅仅是示例，并且第一拉线卷绕机构33的连接不限于这样的示例。例如，第一拉线卷绕机构33的拉线36可以连接至大腿系带212，并且第一拉线卷绕机构33的牵拉点可以设置在步行辅助装置2中的任意位置处。
马达单元26根据受训者的步行运动旋转地驱动膝关节部件22，从而辅助受训者的步行。应当指出的是，步行辅助装置2的上述构造仅仅是示例，并且步行辅助装置2的构造不限于这样的示例。可以应用能够附接至受训者腿部的并且辅助受训者的步行的任何步行辅助装置。
如图1中所示，训练设备3包括活动平板31、框架主体32、第一拉线卷绕机构33、第三拉线卷绕机构34和控制装置35。活动平板31使环形带311旋转。受训者站在带311上并且随着带311的运动而在带311上步行。通过这样做，受训者进行步行训练。
框架主体32包括：竖向地设置在活动平板31上的两对柱框架321、沿纵向方向延伸并连接至相应的柱框架321的一对纵向框架322、以及沿横向方向延伸并连接至纵向框架322中的每个纵向框架的三个横向框架323。应当指出的是，上述框架主体32的构造仅仅是示例，并且框架主体32的构造不限于该示例。
在前横向框架323中，设置有第一拉线卷绕机构33，第一拉线卷绕机构33卷绕直接连接至受训者腿部或通过步行辅助装置2连接至受训者腿部的拉线36，并由此牵拉拉线36。拉线36的由第一拉线卷绕机构33牵拉的一个端部连接至步行辅助装置2。第一拉线卷绕机构33通过卷绕拉线36而通过拉线36将步行辅助装置2向上并向前牵拉。
第一拉线卷绕机构33例如包括：用于将拉线36围绕旋转件卷绕以及将拉线36从旋转件放出(即，拉出)的旋转件卷绕/退绕机构；驱动该卷绕/退绕机构的马达，等等。第一拉线卷绕机构33构造成用以在受训者所进行的步行运动中的受训者的腿部处于腿部腾空状态的腿部腾空阶段中将拉线36围绕旋转件卷绕，从而收纳拉线36，并且在受训者所进行的步行运动中的受训者的腿部处于腿部站立状态的腿部站立阶段中将拉线36从旋转件放出(即，拉出)。
由第一拉线卷绕机构33施加的牵拉力的竖向向上分量支撑步行辅助装置2的重量。由第一拉线卷绕机构33施加的牵拉力的水平向前分量辅助腿部摆动的发生。以这种方式，可以减小受训者在步行训练中的步行载荷。
第三拉线卷绕机构34设置在后横向框架323中并向上牵拉拉线37。拉线37的一个端部例如连接至附接于受训者的腰部及腰部附近的带。第三拉线卷绕机构34例如包括：用于将拉线37围绕旋转件卷绕以及将拉线37从旋转件拉出的机构；驱动该机构的马达，等等。第三拉线卷绕机构34通过拉线37将受训者的腰部向上牵拉。以这种方式，可以减小受训者身上的由受训者他/她自身的重量引起的载荷。第一拉线卷绕机构33和第三拉线卷绕机构34中的每一者均通过布线线路等连接至控制装置35。
控制装置35是控制装置的具体示例。控制装置35相应地控制由第一拉线卷绕机构33和第三拉线卷绕机构34施加的牵拉力、活动平板31的驱动、以及步行辅助装置2。
例如，控制装置35由主要使用微型计算机的硬件形成，该微型计算机包括：执行算术处理、控制处理等的CPU(中央处理单元)；包括存储有由CPU执行的算术程序和控制程序等的ROM(可读存储器)、RAM(随机存取存储器)等的存储器；以及从外部接收并输出信号的接口单元(I/F)。CPU、存储器和接口单元通过数据总线等彼此连接。
应当指出的是，当第一拉线卷绕机构将拉线卷绕或放出时，第一拉线卷绕机构中发生机械摩擦。由于这种机械摩擦，当第一拉线卷绕机构卷绕拉线时，由第一拉线卷绕机构通过拉线施加的实际牵拉力变得比目标牵拉力小了等于由该机械摩擦引起的损失的量。另一方面，当第一拉线卷绕机构放出(即，拉出)拉线时，由第一拉线卷绕机构施加的实际牵拉力变得比目标牵拉力大了等于由该机械摩擦引起的损失的量。由于第一拉线卷绕机构的实际牵拉力与第一拉线卷绕机构在腿部腾空阶段和腿部站立阶段的目标牵拉力之间的上述差别(即，差异)，存在腿部腾空阶段与腿部站立阶段相互转变的时刻或该时刻附近牵拉力可能不能平滑地改变的可能性。
为了解决这个问题，在根据第一实施方式的步行训练器械1中，控制装置35在腿部腾空阶段执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达产生出通过向第一驱动力增添用于降低由第一拉线卷绕机构33中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构33的牵拉力损失的第二驱动力而获得的驱动力。以这种方式，可以使第一拉线卷绕机构33的牵拉力在腿部腾空期间接近其目标牵拉力。因此，可以减小在腿部腾空阶段第一拉线卷绕机构33的实际牵拉力与其目标牵拉力之间的差别，从而使得牵拉力在腿部腾空阶段与腿部站立阶段相互转变的时刻及该时刻附近能够平滑地变化。
替代性地，控制装置35在腿部站立阶段执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达产生出通过从第一驱动力减去用于降低由第一拉线卷绕机构33中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构33的牵拉力损失的第二驱动力而获得的驱动力。以这种方式，可以使第一拉线卷绕机构33的牵拉力在腿部站立阶段接近其的目标牵拉力。因此，可以减小在腿部站立阶段第一拉线卷绕机构33的实际牵拉力与其目标牵拉力之间的差别，从而使得牵拉力在腿部腾空阶段与腿部站立阶段相互转变的时刻及该时刻附近能够平滑地变化。
图3是示出根据第一实施方式的控制装置的示意性系统构造的示例的框图。根据第一实施方式的控制装置35包括：判定腿部腾空阶段和腿部站立阶段的运动判定单元351；以及基于由运动判定单元351判定的结果控制第一拉线卷绕机构33的马达331的机构控制单元352。
运动判定单元351例如基于从设置在步行辅助装置2的脚底框架25中的载荷传感器251输出的受训者的脚底的载荷值来判定受训者的腿部是处于腿部站立状态还是处于腿部腾空状态。应当指出的是，例如，当在脚底框架25中设置多个载荷传感器251时，可以将从这些传感器251输出的载荷值的平均值用作上述载荷值。
更具体地，当从载荷传感器251输出的载荷值等于或大于载荷阈值时，运动判定单元351判定步行辅助装置2所附接的腿部处于腿部站立阶段。另一方面，当从载荷传感器251输出的载荷值小于载荷阈值时，运动判定单元351判定步行辅助装置2所附接的腿部处于腿部腾空阶段。以这种方式，可以通过使用设置在步行辅助装置中的载荷传感器251容易地判定腿部是处于腿部站立阶段还是处于腿部腾空阶段。
应当指出的是，前述载荷阈值例如是通过预先使用载荷传感器251测量在腿部处于腿部站立阶段的状态下的载荷值以及在腿部处于腿部腾空阶段的状态下的载荷值而获得的，然后将所获得的载荷阈值设定(即，存储)在前述存储器等中。
运动判定单元351可以基于从载荷传感器251输出的载荷值来计算受训者的重心，并且基于所计算的重心判定腿部是处于腿部站立阶段还是处于腿部腾空阶段。例如，预先获得在腿部处于腿部站立阶段的状态下的重心区域以及在腿部处于腿部腾空阶段的状态下的重心区域。然后，运动判定单元351通过判定基于从载荷传感器251输出的载荷值计算出的受训者的重心被包括在上述所获得的区域中的哪个区域中来判定腿部是处于腿部站立阶段还是处于腿部腾空阶段。
运动判定单元351可以基于由设置在膝关节部件中的角度传感器检测到的步行辅助装置的膝关节部件的角度的暂时变化(即，随时间的变化)来判定步行辅助装置所附接的腿部是处于腿部站立阶段还是处于腿部腾空阶段。更具体地，运动判定单元351在运动判定单元351基于由角度传感器检测到的膝关节部件的角度的暂时变化判定检测到的膝关节部件的角度进入与腿部站立阶段或腿部腾空阶段对应的变化区域时判定腿部处于腿部站立阶段或腿部腾空阶段。
运动判定单元351可以基于从活动平板的带的移动速度计算出的用户的步行周期来判定步行辅助装置2所附接的腿部是处于腿部站立阶段还是处于腿部腾空阶段。步行周期与活动平板的带的移动速度之间的关系可以预先以实验的方式获得(例如，步行周期被表示为包括作为变量的活动平板的带的移动速度的单调递减函数)。
运动判定单元351可以基于收纳在第一拉线卷绕机构33中的拉线36的量(下文中还称为“拉线的收纳量”)来判定腿部是处于腿部站立阶段还是处于腿部腾空阶段。例如，在腿部处于腿部站立阶段的状态下以及在腿部处于腿部腾空阶段的状态下的第一拉线卷绕机构33中的拉线36的具体收纳量(比如第一拉线卷绕机构33中的旋转件的卷绕量)被预先获得。然后，运动判定单元351可以通过将所获得的具体收纳量与由传感器等检测到的第一拉线卷绕机构33中的拉线36的实际收纳量进行比较来判定腿部是处于腿部站立阶段还是处于腿部腾空阶段。
应当指出的是，上述用于判定腿部站立阶段和腿部腾空阶段的方法仅仅是示例。也就是说，判定方法不限于上述方法，并且可以使用其他任意的判定方法。运动判定单元351将腿部站立阶段和腿部腾空阶段的上述判定的结果输出至机构控制单元352。
基本上，机构控制单元352通过将第一驱动力用作基础驱动力来控制第一拉线卷绕机构33的马达331的驱动力，其中，第一驱动力被预先确定成用以减小步行辅助装置2的重力。例如，机构控制单元352控制第一拉线卷绕机构33的马达331，使得由第一拉线卷绕机构33施加的牵拉力的竖向向上分量变得等于步行辅助装置2的重力。因此，可以减小由步行辅助装置2的重力对受训者的步行施加的载荷。
此外，响应于从运动判定单元351输出的腿部处于腿部腾空阶段的判定结果，机构控制单元352执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达331产生出通过向第一驱动力增添用于降低由第一拉线卷绕机构33中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构33的牵拉力损失的第二驱动力而获得的驱动力。
应当指出的是，第一拉线卷绕机构33中的机械摩擦是指例如第一拉线卷绕机构33的旋转件卷绕/退绕机构、马达331等的动摩擦和/或粘性摩擦。
例如，机构控制单元352基于以下示出的表达式计算机械摩擦力FT。然后，机构控制单元352通过将机械摩擦力FT乘以预定系数来计算与所计算出的机械摩擦力FT对应的第二摩擦力f2。应当指出的是，对应于机械摩擦力FT的第二摩擦力f2的示例不仅可以包括等于机械摩擦力FT的第二摩擦力f2，而且还可以包括与等于机械摩擦力FT的第二摩擦力f2相比更小或更大的用于降低第一拉线卷绕机构33的牵拉力损失的第二摩擦力f2。
FT＝T动+KfθV
在以上示出的表达式中，T动是动摩擦力，并且KfθV是粘性摩擦力。此外，Kf是粘性摩擦系数并且θV是马达331或旋转件的转速。
响应于通过运动判定单元351判定的腿部处于腿部腾空阶段的判定结果，机构控制单元352执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达331产生出通过向第一驱动力f1增添上述计算出的第二驱动力f2而获得的驱动力f(f＝f1+f2)。
响应于从运动判定单元351输出的腿部处于腿部站立阶段的判定结果，机构控制单元352执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达331产生出通过从第一驱动力减去用于降低由第一拉线卷绕机构33中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构33的牵拉力损失的第二驱动力而获得的驱动力。可以以与针对腿部腾空阶段的第二驱动力的上述计算的方式类似的方式计算腿部站立阶段的第二驱动力。
应当指出的是，控制装置35可以在腿部腾空阶段执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达331产生通过向第一驱动力增添第二驱动力而获得的驱动力，并且控制装置35可以在腿部站立阶段执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达331产生出通过从第一驱动力减去第二驱动力而获得的驱动力。以这种方式，可以使第一拉线卷绕机构33的牵拉力在腿部腾空阶段和腿部站立阶段接近其目标牵拉力。因此，可以使牵拉力在腿部腾空阶段与腿部站立阶段相互转变的时刻及该时刻附近平滑地变化。
图4是示出用于控制根据第一实施方式的步行训练器械的方法的流程的流程图。运动判定单元351判定步行辅助装置所附接的腿部处于腿部腾空阶段和腿部站立阶段中的哪一阶段(步骤S101)。
当运动判定单元351判定步行辅助装置所附接的腿部处于腿部腾空阶段时(步骤S102)，响应于腿部处于腿部腾空阶段的该判定结果，机构控制单元352执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达331产生出通过向第一驱动力ff1增添用于降低由第一拉线卷绕机构33中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构33的牵拉力损失的第二驱动力ff2而获得的驱动力ff(ff＝ff1+ff2)(步骤S103)。
另一方面，当运动判定单元351判定步行辅助装置所附接的腿部处于腿部站立阶段时(步骤S104)，响应于腿部处于腿部站立阶段的该判定结果，机构控制单元352执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达331产生出通过从第一驱动力ff1减去第二驱动力ff2而获得的驱动力ff(ff＝ff1-ff2)(步骤S105)。
如以上所说明的，在第一实施方式中，控制装置35在腿部腾空阶段执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达331产生出通过向第一驱动力增添用于降低由第一拉线卷绕机构33中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构33的牵拉力损失的第二驱动力而获得的驱动力。以这种方式，可以使第一拉线卷绕机构33的牵拉力在腿部腾空阶段接近其目标牵拉力，从而使得牵拉力在腿部腾空阶段与腿部站立阶段相互转变的时刻及该时刻附近能够平滑地变化。
此外，控制装置35在腿部站立阶段执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达331产生出通过从第一驱动力减去用于降低由第一拉线卷绕机构33中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构33的牵拉力损失的第二驱动力而获得的驱动力。以这种方式，可以使第一拉线卷绕机构33的牵拉力在腿部站立阶段接近其目标牵拉力，从而使得牵拉力在腿部腾空阶段与腿部站立阶段相互转变的时刻及该时刻附近能够平滑地变化。
第二实施方式
图5示出根据本公开的第二实施方式的步行训练器械的示意性构造。根据第二实施方式的步行训练器械还可以包括设置在框架主体32的横向框架323中的第二拉线卷绕机构38。第二拉线卷绕机构38可以通过拉线39将步行辅助装置2向上并向后牵拉。由第一拉线卷绕机构33和第二拉线卷绕机构38施加的牵拉力的竖向向上分量的合力支撑步行辅助装置2的重量。此外，由第一拉线卷绕机构33和第二拉线卷绕机构38施加的牵拉力的水平分量的合力辅助腿部摆动的发生。
机构控制单元352通过将第一驱动力用作基础驱动力来控制第一拉线卷绕机构33的马达331的驱动力，其中，第一驱动力被预先确定成用以减小步行辅助装置2的重力。同时，机构控制单元352通过将第三驱动力用作基础驱动力来控制第二拉线卷绕机构38的马达331的驱动力，其中，第三驱动力被预先确定成用以减小步行辅助装置2的重力。此外，由第一拉线卷绕机构33和第二拉线卷绕机构38施加的牵拉力的竖向向上分量的合力减小了步行辅助装置2的重力。以这种方式，由第一拉线卷绕机构33和第二拉线卷绕机构38施加的牵拉力的竖向向上分量和水平向前分量可以独立于彼此精确地控制。因此，可以在减小由步行辅助装置2的重力引起的载荷的同时更加优化地减小在腿部摆动发生时施加在步行辅助装置2所附接的腿部上的载荷。应当指出的是，第二实施方式的其他构造与上述第一实施方式的构造大致相同。因此，相同的附图标记被分配给相同的部件，并且它们的详细说明被省去。
图6是示出用于控制根据第二实施方式的步行训练器械的方法的流程的流程图。
运动判定单元351判定步行辅助装置所附接的腿部处于腿部腾空阶段和腿部站立阶段中的哪一阶段(步骤S201)。
当运动判定单元351判定步行辅助装置所附接的腿部处于腿部腾空阶段时(步骤S202)，响应于腿部处于腿部腾空阶段的该判定结果，机构控制单元352执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达331产生出通过向第一驱动力ff1增添用于降低由第一拉线卷绕机构33中的机械摩擦引起的第一拉线卷绕机构33的牵拉力损失的第二驱动力ff2而获得的驱动力ff(ff＝ff1+ff2)(步骤S203)。同时，响应于腿部处于腿部腾空阶段的判定结果，机构控制单元352执行控制，以使第二拉线卷绕机构38的马达331产生出通过从第三驱动力fr1减去用于降低由第二拉线卷绕机构38中的机械摩擦引起的第二拉线卷绕机构38的牵拉力损失的第四驱动力fr2而获得的驱动力fr(fr＝fr1-fr2)(步骤S204)。
另一方面，当运动判定单元351判定步行辅助装置所附接的腿部处于腿部站立阶段时(步骤S205)，响应于腿部处于腿部站立阶段的该判定结果，机构控制单元352执行控制，以使第一拉线卷绕机构33的马达331产生出通过从第一驱动力ff1减去第二驱动力ff2而获得的驱动力ff(ff＝ff1-ff2)(步骤S206)。同时，响应于腿部处于腿部站立阶段的判定结果，机构控制单元352执行控制，以使第二拉线卷绕机构38的马达331产生出通过向第三驱动力fr1增添第四驱动力fr2而获得的驱动力fr(fr＝fr1+fr2)(步骤S207)。
应当指出的是，本公开不限于上述实施方式，并且在不背离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改型。
本领域的普通技术人员可以根据需要组合第一实施方式与第二实施方式。
通过如此描述的本发明，明显的是，本发明的各实施方式可以以许多方式进行改变。这些变型不认为是对本发明的精神和范围的背离，并且所有对于本领域技术人员而言明显的这些改型意于包括在所附权利要求的范围内。

Claims (2)

1.一种步行训练器械，包括：
步行辅助装置，所述步行辅助装置构造成附接至受训者的腿部并辅助受训者所进行的步行运动；
第一拉线卷绕机构，所述第一拉线卷绕机构构造成通过卷绕直接连接至所述腿部或通过所述步行辅助装置连接至所述腿部的第一拉线而向上且向前牵拉连接至所述腿部的该第一拉线；以及
控制装置，所述控制装置用于通过将预先确定用以减小所述步行辅助装置的重力的第一驱动力用作基础驱动力来控制所述第一拉线卷绕机构的马达的驱动力，
其中，所述第一拉线卷绕机构在腿部腾空阶段通过使所述马达旋转来卷绕所述第一拉线，并且所述第一拉线卷绕机构在腿部站立阶段通过使所述马达沿与所述腿部腾空阶段的方向相反的方向旋转来放出所述第一拉线，所述腿部腾空阶段是在受训者的所述步行运动中所述腿部处于腿部腾空状态的阶段，所述腿部站立阶段是在受训者的所述步行运动中所述腿部处于腿部站立状态的阶段，并且
其中，所述控制装置执行下述各项中的至少一项：
在所述腿部腾空阶段使所述第一拉线卷绕机构的所述马达产生通过将第二驱动力加至所述第一驱动力而获得的驱动力的控制，所述第二驱动力是用于降低由所述第一拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的所述第一拉线卷绕机构的牵拉力损失的力；以及
在所述腿部站立阶段使所述第一拉线卷绕机构的所述马达产生通过从所述第一驱动力减去作为用于降低由所述第一拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的所述第一拉线卷绕机构的牵拉力损失的力的所述第二驱动力而获得的驱动力的控制。
2.根据权利要求1所述的步行训练器械，还包括第二拉线卷绕机构，所述第二拉线卷绕机构构造成通过卷绕直接连接至所述腿部或通过所述步行辅助装置连接至所述腿部的第二拉线而向上且向后牵拉连接至所述腿部的该第二拉线，
其中，所述第二拉线卷绕机构在所述腿部腾空阶段通过使所述第二拉线卷绕机构的马达旋转来卷绕所述第二拉线，并且所述第二拉线卷绕机构在所述腿部站立阶段通过使所述第二拉线卷绕机构的所述马达沿与所述腿部腾空阶段的方向相反的方向旋转来放出所述第二拉线，所述腿部腾空阶段是在受训者的所述步行运动中所述腿部处于所述腿部腾空状态的阶段，所述腿部站立阶段是在受训者的所述步行运动中所述腿部处于所述腿部站立状态的阶段，以及
所述控制装置通过将预先确定用以减小所述步行辅助装置的重力的第三驱动力用作基础驱动力来控制所述第二拉线卷绕机构的所述马达的驱动力，并且
其中，所述控制装置执行下述各项中的至少一项：
在所述腿部腾空阶段使所述第二拉线卷绕机构的所述马达产生通过从所述第三驱动力减去第四驱动力而获得的驱动力的控制，所述第四驱动力是用于降低由所述第二拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的所述第二拉线卷绕机构的牵拉力损失的力；以及
在所述腿部站立阶段使所述第二拉线卷绕机构的所述马达产生通过将作为用于降低由所述第二拉线卷绕机构中的机械摩擦引起的所述第二拉线卷绕机构的牵拉力损失的力的所述第四驱动力加至所述第三驱动力而获得的驱动力的控制。
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