CN109662868A - 辅助装置、辅助方法以及程序 - Google Patents

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Abstract

提供一种辅助装置、辅助方法以及程序。马达(114)在辅助把持物品的用户的步行的情况下,在左腿的步行相位中,使第一线(114a1)在除去第一区间的第五区间中产生比第二阈值小的张力,第一区间是使第一线产生第一阈值以上的张力的区间,使第二线(114a2)在除去第二区间的第六区间中产生第二阈值以上的张力,第二区间是使第二线产生第一阈值以上的张力的区间,在右腿的步行相位中,使第三线(114a3)在除去第三区间的第七区间中产生比第二阈值小的张力,第三区间是使第三线产生第一阈值以上的张力的区间,使第四线(114a4)在除去的第四区间的第八区间中产生第二阈值以上的张力,第四区间是使第四线产生第一阈值以上的张力的区间。

Description

辅助装置、辅助方法以及程序
技术领域
本公开涉及支援装戴者的步行的辅助装置、辅助方法以及程序。
背景技术
例如,专利文献1公开了辅助用户的关节的运动的辅助器具。该辅助器具具备配设于大腿的大腿连杆、限制大腿连杆的大腿限制带、配设于小腿的小腿连杆、限制小腿连杆的小腿限制带以及改变大腿连杆与小腿连杆的角度的膝辅助马达。专利文献2公开了具备致动器的柔性外骨骼套装(soft exosuit),所述致动器具有工作部件。柔性外骨骼套装通过致动器的工作,使装戴柔性外骨骼套装的用户的关节周围产生力矩,并补助用户的动作。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-213538号公报
专利文献2:日本特表2016-528940号公报
发明内容
例如,需要根据是否拿着行李等物品等用户的状态变更用户的动作的辅助,但在专利文献1和2中没有记载对上述情况的具体应对方法。
因此,本公开提供能够赋予与用户的状态对应的辅助的辅助装置、辅助方法以及程序。
本公开的非限定性例示的一个技术方案涉及的辅助装置具备:上半身带,装戴于用户的上半身;左膝带,装戴于所述用户的左膝;右膝带,装戴于所述用户的右膝;第一线,在所述用户的前部将所述上半身带与所述左膝带连接;第二线,在所述用户的后部将所述上半身带与所述左膝带连接;第三线,在所述用户的前部将所述上半身带与所述右膝带连接;第四线,在所述用户的后部将所述上半身带与所述右膝带连接;以及至少一个马达,在辅助把持物品的所述用户的步行的第一辅助的情况下,所述至少一个马达在所述用户的左腿的步行相位的35%以上且90%以下的第一区间中,使所述第一线产生第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述左腿的步行相位的65%以上且小于100%的第二区间中,使所述第二线产生所述第一阈值以上的张力,在所述用户的右腿的步行相位的35%以上且90%以下的第三区间中,使所述第三线产生所述第一阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述右腿的步行相位的65%以上且小于100%的第四区间中,使所述第四线产生所述第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第一区间的第五区间中,使所述第一线产生比第二阈值小的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第二区间的第六区间中,使所述第二线产生所述第二阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第三区间的第七区间中,使所述第三线产生比所述第二阈值小的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第四区间的第八区间中,使所述第四线产生所述第二阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大。
本公开的非限定性例示的一个技术方案涉及的辅助方法是一种使用设置于用户的多条线辅助所述用户的移动的辅助方法,所述多条线中的第一线在所述用户的前部将装戴于所述用户的上半身的上半身带与装戴于所述用户的左膝的左膝带连接,所述多条线中的第二线在所述用户的后部将所述上半身带与所述左膝带连接,所述多条线中的第三线在所述用户的前部将所述上半身带与装戴于所述用户的右膝的右膝带连接,所述多条线中的第四线在所述用户的后部将所述上半身带与所述右膝带连接,所述辅助方法包括:在辅助把持物品的所述用户的步行的第一辅助的情况下,在所述用户的左腿的步行相位的35%以上且90%以下的第一区间中,使所述第一线产生第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述左腿的步行相位的65%以上且小于100%的第二区间中,使所述第二线产生所述第一阈值以上的张力,在所述用户的右腿的步行相位的35%以上且90%以下的第三区间中,使所述第三线产生所述第一阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述右腿的步行相位的65%以上且小于100%的第四区间中,使所述第四线产生所述第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第一区间的第五区间中,使所述第一线产生比第二阈值小的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第二区间的第六区间中,使所述第二线产生所述第二阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第三区间的第七区间中,使所述第三线产生比所述第二阈值小的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第四区间的第八区间中,使所述第四线产生所述第二阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大,所述第一线~所述第四线的张力通过至少一个控制电路控制的马达调节。
本公开的非限定性例示的一个技术方案涉及的程序是一种使计算机执行控制至少一个马达的程序,所述至少一个马达使设置于用户的多条线产生张力,在此,所述多条线中的第一线在所述用户的前部将装戴于所述用户的上半身的上半身带与装戴于所述用户的左膝的左膝带连接,所述多条线中的第二线在所述用户的后部将所述上半身带与所述左膝带连接,所述多条线中的第三线在所述用户的前部将所述上半身带与装戴于所述用户的右膝的右膝带连接,所述多条线中的第四线在所述用户的后部将所述上半身带与所述右膝带连接,在辅助把持物品的所述用户的步行的情况下,在所述用户的左腿的步行相位的35%以上且90%以下的第一区间中,使所述至少一个马达在所述第一线上产生第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述左腿的步行相位的65%以上且小于100%的第二区间中,使所述至少一个马达在所述第二线上产生所述第一阈值以上的张力,在所述用户的右腿的步行相位的35%以上且90%以下的第三区间中,使所述至少一个马达在所述第三线上产生所述第一阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述右腿的步行相位的65%以上且小于100%的第四区间中,使所述至少一个马达在所述第四线上产生所述第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第一区间的第五区间中,使所述至少一个马达在所述第一线上产生比第二阈值小的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第二区间的第六区间中,使所述至少一个马达在所述第二线上产生所述第二阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第三区间的第七区间中,使所述至少一个马达在所述第三线上产生比所述第二阈值小的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第四区间的第八区间中,使所述至少一个马达在所述第四线上产生所述第二阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大。
此外,上述总括或具体的技术方案既可以用系统、装置、方法、集成电路、计算机程序或计算机可读取的记录盘等记录介质来实现,也可以用系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。计算机可读取记录介质例如包含CD-ROM(CompactDisc-Read Only Memory)等非易失性记录介质。
根据基于本公开的辅助装置等,能够赋予与用户的状态对应的辅助。根据说明书和附图可以明确本公开的一技术方案中的进一步的优点和效果。该优点和/或效果通过几个实施方式、说明书和附图记载的特征分别提供,但为了得到一个或一个以上相同的特征,无需提供全部。
附图说明
图1是从前方观察实施方式涉及的辅助装置装戴于用户的例子的主视图。
图2是图1的辅助装置和用户的后视图。
图3是示出实施方式涉及的辅助装置的功能性构成的框图。
图4是示意地示出图1的辅助装置的各构成要素的配置的图。
图5是示出辅助装置辅助的用户的右腿的动作例的图。
图6A是示出实施方式涉及的辅助装置辅助用户的左腿的髋关节的弯曲的情形的图。
图6B是示出实施方式涉及的辅助装置辅助用户的右腿的髋关节的弯曲的情形的图。
图7A是示出实施方式涉及的辅助装置辅助用户的左腿的髋关节的伸展的情形的图。
图7B是示出实施方式涉及的辅助装置辅助用户的右腿的髋关节的伸展的情形的图。
图8是示出实施方式涉及的辅助装置具备的输入装置的输入部分的一例的图。
图9是示出装戴于用户的传感器等的配置的图。
图10A是示出接触传感器与用户的手的关系的图。
图10B是示出接触传感器的信号的例子的图。
图11是示出压敏传感器的信号的例子的图。
图12是示出惯性计测装置的加速度传感器的信号的例子的图。
图13是从斜前方观察实施方式的变形例涉及的辅助装置装戴于用户的例子的立体图。
图14是图13的辅助装置和用户的主视图。
图15是图13的辅助装置和用户的后视图。
图16是示意地示出图13的辅助装置的各构成要素的配置的图。
图17是示出图13的辅助装置的功能性构成的框图。
图18是示出图13的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。
图19是示出图13的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。
图20是示出图13的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。
图21是示出图13的辅助装置中的线的配置的一个变形例的图。
图22A是示出变形例涉及的辅助装置辅助用户的左腿的髋关节的弯曲的情形的图。
图22B是示出变形例涉及的辅助装置辅助用户的右腿的髋关节的弯曲的情形的图。
图23A是示出变形例涉及的辅助装置辅助用户的左腿的髋关节的伸展的情形的图。
图23B是示出变形例涉及的辅助装置辅助用户的右腿的髋关节的伸展的情形的图。
图24是示出辅助装置辅助用户的工作的整体流程的一例的流程图。
图25是示出辅助不把持物体的用户的前进步行的辅助装置的工作的例子的图。
图26是示出辅助把持物体的用户的前进步行的辅助装置的工作的例子的图。
图27是示出在抑制绊倒的同时辅助把持物体的用户的前进步行的辅助装置的工作的一例的图。
图28是示出在抑制绊倒的同时辅助把持物体的用户的前进步行的辅助装置的工作的另一例的图。
标号说明
100、200 辅助装置
110、110a1~110a8 线
111 上半身带
112a 左膝带
112b 右膝带
114、114a1~114a8 马达
120 控制部(控制电路)
125 存储部(存储器)
130 电源
140 输入装置(接口装置)
150 终端装置(接口装置)
302 压敏传感器(传感器)
303 惯性计测装置(传感器)
具体实施方式
[成为本公开的基础的见解]
本公开的发明人即本发明人研究了在“背景技术”中列举出的专利文献1和2记载的技术,并研究了支援即辅助用户的步行的技术。本发明人着眼于作为辅助装置的装戴者的用户的状态并不始终相同。例如,对拿着行李等物品的用户的辅助方法需要不同于对没有拿着物品的用户的辅助方法。
首先,本发明人研究了通过经由线向用户提供由马达产生的力从而支援步行的辅助装置。本发明人为了能够进行对用户的腿的各种辅助,将辅助装置设为用户的左腿的髋关节之前、用户的左腿的髋关节之后、用户的右腿的髋关节之前以及用户的右腿的髋关节之后分别具备线的结构。进而,本发明人设为将这些线连接于装戴于用户的上半身带以及左膝带或右膝带的结构,由此,设为将这些线装戴于用户的结构。这样,本发明人提出了简易结构的辅助装置。
例如,专利文献1公开了辅助器具,所述辅助器具包括安装于大腿的侧部的棒状大腿连杆、和安装于小腿的侧部的棒状小腿连杆。与大腿连杆和小腿连杆连接的膝辅助马达被驱动,以变更大腿连杆与小腿连杆形成的角度,由此,辅助器具辅助用户的膝的屈伸动作。由于用户的右腿的侧部和用户的左腿的侧部分别安装有大腿连杆、小腿连杆以及膝辅助马达,所以专利文献1的辅助器具对用户来说是大规模的结构。因此,辅助器具给用户带来的负担变大。
在专利文献2中,通过配置于用户大腿前部的线缆向装戴于用户的从腰到大腿和小腿的柔性外骨骼套装的连接要素赋予张力,由此,辅助用户的膝的屈伸动作。在专利文献2的柔性外骨骼套装中,安装于用户的连接要素等对用户来说是大规模的结构。因此,柔性外骨骼套装给用户带来的负担变大。
另外,专利文献1和2没有公开与用户的状态相应的辅助方法的详细情况。因此,如以下所述,本发明人设计出了使用上述简易结构的辅助装置赋予与用户的状态对应的辅助的技术。
本公开的一个技术方案涉及的辅助装置具备:上半身带,装戴于用户的上半身;左膝带,装戴于所述用户的左膝;右膝带,装戴于所述用户的右膝;第一线,在所述用户的前部将所述上半身带与所述左膝带连接;第二线,在所述用户的后部将所述上半身带与所述左膝带连接;第三线,在所述用户的前部将所述上半身带与所述右膝带连接;第四线,在所述用户的后部将所述上半身带与所述右膝带连接;以及至少一个马达,在辅助把持物品的所述用户的步行的第一辅助的情况下,所述至少一个马达在所述用户的左腿的步行相位的35%以上且90%以下的第一区间中,使所述第一线产生第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述左腿的步行相位的65%以上且小于100%的第二区间中,使所述第二线产生所述第一阈值以上的张力,在所述用户的右腿的步行相位的35%以上且90%以下的第三区间中,使所述第三线产生所述第一阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述右腿的步行相位的65%以上且小于100%的第四区间中,使所述第四线产生所述第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第一区间的第五区间中,使所述第一线产生比第二阈值小的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第二区间的第六区间中,使所述第二线产生所述第二阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第三区间的第七区间中,使所述第三线产生比所述第二阈值小的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第四区间的第八区间中,使所述第四线产生所述第二阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大。
根据上述技术方案,在第一线产生的张力能够赋予使用户的左腿弯曲的辅助力,在第三线产生的张力能够赋予使用户的右腿弯曲的辅助力。在第二线产生的张力能够赋予使用户的左腿伸展的辅助力,在第四线产生的张力能够赋予使用户的右腿伸展的辅助力。辅助装置在左腿的步行相位的第一区间中使第一线产生第一阈值以上的张力,由此辅助左腿的弯曲动作,在右腿的步行相位的第三区间中使第三线产生第一阈值以上的张力,由此辅助右腿的弯曲动作,由此,辅助用户的步行。此外,辅助装置通过在左腿的步行相位的第五区间中将第一线的张力设为小于第二阈值,在右腿的步行相位的第七区间中将第三线的张力设为小于第二阈值,由此减弱弯曲动作的辅助或不辅助弯曲动作,由此,抑制对腿的伸展动作带来的影响。另外,辅助装置在左腿的步行相位的第二区间中使第二线产生第一阈值以上的张力,由此辅助左腿的伸展动作,在右腿的步行相位的第四区间中使第四线产生第一阈值以上的张力,由此辅助右腿的伸展动作,由此,辅助用户的步行。此外,辅助装置在左腿的步行相位的第六区间中将第二线的张力设为第二阈值以上,由此辅助左腿的伸展动作,在右腿的步行相位的第八区间中将第四线的张力设为第二阈值以上,由此辅助右腿的伸展动作。由此,把持物品的用户的重心可维持在用户的直立状态的位置。因此,辅助装置能够在使把持物品的用户的姿势稳定的同时辅助步行。也就是说,辅助装置能够向用户赋予与用户的状态对应的辅助。此外,第一阈值可以是用户能够认识到借助在线上产生的张力促进腿的动作这样的张力,例如可以是40N(牛顿)。第二阈值可以是用户无法认识到的张力,也可以是线不松弛的程度的张力,例如,可以是第一阈值的0.2~0.4倍的值或10N。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,在所述第一区间中,所述左腿从站立腿期向悬空腿期转变,在所述第二区间中,所述左腿从悬空腿期向站立腿期转变,在所述第三区间中,所述右腿从站立腿期向悬空腿期转变,在所述第四区间中,所述右腿从悬空腿期向站立腿期转变。
根据上述技术方案,由于辅助装置在左腿从站立腿期转变为悬空腿期的第一区间中辅助弯曲动作,在右腿从站立腿期转转变为悬空腿期的第三区间中辅助弯曲动作,所以能够有效地辅助用户的步行。另外,由于辅助装置在左腿从悬空腿期转变为站立腿期的第二区间中辅助伸展动作,在右腿从悬空腿期转变为站立腿期的第四区间中辅助伸展动作,所以能够有效地辅助用户的步行。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,所述第五区间的所述第一线的张力比所述第六区间的所述第二线的张力小,所述第七区间的所述第三线的张力比所述第八区间的所述第四线的张力小。
根据上述技术方案,能够抑制左腿的步行相位的第五区间中的第一线的张力给左腿的步行相位的第六区间中的利用第二线的张力进行的伸展动作的辅助带来影响。另外,能够抑制右腿的步行相位的第七区间中的第七线的张力给右腿的步行相位的第八区间中的利用第四线的张力进行的伸展动作的辅助带来影响。因此,有效地进行将把持物品的用户的重心维持在用户的直立状态的位置的辅助。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,在辅助没有把持物品的所述用户的步行的第二辅助的情况下,所述至少一个马达在所述第五区间中,使所述第一线产生比所述第二阈值小的张力,在所述第六区间中,使所述第二线产生比所述第二阈值小的张力,在所述第七区间中,使所述第三线产生比所述第二阈值小的张力,在所述第八区间中,使所述第四线产生比所述第二阈值小的张力,所述第二辅助时的所述第六区间的所述第二线的张力比所述第一辅助时的所述第六区间的所述第二线的张力小,所述第二辅助时的所述第八区间的所述第四线的张力比所述第一辅助时的所述第八区间的所述第四线的张力小。
根据上述技术方案,辅助左腿的弯曲动作的第一区间以外的区间中的第一线的张力对左腿的负荷减小。辅助左腿的伸展动作的第二区间以外的区间中的第二线的张力对左腿的负荷减小。辅助右腿的弯曲动作的第三区间以外的区间中的第三线的张力对右腿的负荷减小。辅助右腿的伸展动作的第四区间以外的区间中的第四线的张力对右腿的负荷减小。因此,能够对没有保持物品的用户进行减小了负荷的辅助。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,在辅助所述用户抬起物品的第三辅助的情况下,所述至少一个马达使所述第二线和所述第四线产生比第三阈值大的张力,所述第三阈值比所述第一阈值和所述第二阈值大。
根据上述技术方案,在用户抬起物品时,辅助装置经由线张力增加辅助力以使得左腿和右腿伸展。受到这样的辅助力的用户容易从抬起物品的姿势移向直立姿势。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,在降低把持物品的所述用户的绊倒的可能性且辅助所述用户的步行的第四辅助的情况下,所述至少一个马达在所述第五区间中,使所述第一线产生所述第二阈值以上的张力,在所述第六区间中,使所述第二线产生所述第二阈值以上的张力,在所述第七区间中,使所述第三线产生所述第二阈值以上的张力,在所述第八区间中,使所述第四线产生所述第二阈值以上的张力。
根据上述技术方案,辅助装置在左腿的步行相位的第五区间中将第一线的张力设为第二阈值以上,辅助左腿的弯曲动作。由此,由于用户在第一区间中的左腿的弯曲动作之前受到上述辅助,所以在弯曲动作时容易抬起左腿。辅助装置通过在右腿的步行相位的第七区间中将第三线的张力设为第二阈值以上,由此辅助右腿的弯曲动作。由此,由于用户在第三区间中的右腿的弯曲动作之前受到上述辅助,所以在弯曲动作时容易抬起右腿。因此,辅助装置能够抑制用户抬起腿时脚尖绊到地面或台阶等。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,所述至少一个马达包括第一马达、第二马达、第三马达以及第四马达,所述第一线的第一端固定于所述左膝带,且所述第一线的第二端固定于所述第一马达,所述第二线的第一端固定于所述左膝带,且所述第二线的第二端固定于所述第二马达,所述第三线的第一端固定于所述右膝带,且所述第三线的第二端固定于所述第三马达,所述第四线的第一端固定于所述右膝带,且所述第四线的第二端固定于所述第四马达。
根据上述技术方案,辅助装置能够独立地控制第一线的张力、第二线的张力、第三线的张力以及第四线的张力。因此,辅助装置能够进行精细的辅助。
也可以是,本公开的一个技术方案涉及的辅助装置还具备:第五线,将所述上半身带与所述左膝带连接,且在所述用户的前部在与所述第一线延伸的方向交叉的方向上延伸;第六线,将所述上半身带与所述左膝带连接,且在所述用户的后部在与所述第二线延伸的方向交叉的方向上延伸;第七线,将所述上半身带与所述右膝带连接,且在所述用户的前部在与所述第三线延伸的方向交叉的方向上延伸;以及第八线,将所述上半身带与所述右膝带连接,且在所述用户的后部在与所述第四线延伸的方向交叉的方向上延伸,在所述第一辅助的情况下,所述至少一个马达在所述第一区间中,使所述第一线和所述第五线产生所述第一阈值以上的张力,在所述第二区间中,使所述第二线和所述第六线产生所述第一阈值以上的张力,在所述第三区间中,使所述第三线和所述第七线产生所述第一阈值以上的张力,在所述第四区间中,使所述第四线和所述第八线产生所述第一阈值以上的张力,在所述第五区间中,使所述第一线和所述第五线产生比所述第二阈值小的张力,在所述第六区间中,使所述第二线和所述第六线产生所述第二阈值以上的张力,在所述第七区间中,使所述第三线和所述第七线产生比所述第二阈值小的张力,在所述第八区间中,使所述第四线和所述第八线产生所述第二阈值以上的张力。
根据上述技术方案,在第一线产生的张力和在第五线产生的张力能够赋予使用户的左腿弯曲的辅助力。在第二线产生的张力和在第六线产生的张力能够赋予使用户的左腿伸展的辅助力。在第三线产生的张力和在第七线产生的张力能够赋予使用户的右腿弯曲的辅助力。在第四线产生的张力和在第八线产生的张力能够赋予使用户的右腿伸展的辅助力。因此,具备第一线~第八线的辅助装置能够进行与具备第一线~第四线的辅助装置相同的辅助。另外,通过具备第一线~第八线的辅助装置独立地控制第一线的张力~第八线的张力,能够增加辅助的多样性。例如,在第一线产生的张力和在第五线产生的张力既可以相同,也可以不同,能够进行在各自的情况下的不同的辅助。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以是,所述左腿的步行相位的50%的时间点与所述右腿的步行相位的0%的时间点对应,所述右腿的步行相位的50%的时间点与所述左腿的步行相位的0%的时间点对应。
也可以是,本公开的一个技术方案涉及的辅助装置还具备控制电路和存储器,所述存储器记录用于控制所述至少一个马达的程序,所述控制电路基于所述程序控制所述至少一个马达。
也可以是,本公开的一个技术方案涉及的辅助装置还具备检测所述用户的步行周期的传感器,所述控制电路基于所述传感器的传感器值,算出所述左腿的步行相位和所述右腿的步行相位。
根据上述技术方案,辅助装置能够基于与用户的步行周期对应的步行相位,辅助用户的步行。因此,辅助装置能够进行与用户的实际步行配合的辅助。
也可以是,本公开的一个技术方案涉及的辅助装置还具备接口装置,所述控制电路经由所述接口装置受理包含所述第一辅助的辅助方法的选择,基于所述辅助方法控制所述至少一个马达。
根据上述技术方案,辅助装置能够进行用户希望的辅助方法的选择。
本公开的一个技术方案涉及的辅助方法是一种使用设置于用户的多条线辅助所述用户的移动的辅助方法,所述多条线中的第一线在所述用户的前部将装戴于所述用户的上半身的上半身带与装戴于所述用户的左膝的左膝带连接,所述多条线中的第二线在所述用户的后部将所述上半身带与所述左膝带连接,所述多条线中的第三线在所述用户的前部将所述上半身带与装戴于所述用户的右膝的右膝带连接,所述多条线中的第四线在所述用户的后部将所述上半身带与所述右膝带连接,所述辅助方法包括:在辅助把持物品的所述用户的步行的第一辅助的情况下,在所述用户的左腿的步行相位的35%以上且90%以下的第一区间中,使所述第一线产生第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述左腿的步行相位的65%以上且小于100%的第二区间中,使所述第二线产生所述第一阈值以上的张力,在所述用户的右腿的步行相位的35%以上且90%以下的第三区间中,使所述第三线产生所述第一阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述右腿的步行相位的65%以上且小于100%的第四区间中,使所述第四线产生所述第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第一区间的第五区间中,使所述第一线产生比第二阈值小的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第二区间的第六区间中,使所述第二线产生所述第二阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第三区间的第七区间中,使所述第三线产生比所述第二阈值小的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第四区间的第八区间中,使所述第四线产生所述第二阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大,所述第一线~所述第四线的张力通过控制电路控制的至少一个马达调节。根据上述技术方案,能够得到与本公开的一个技术方案涉及的辅助装置同样的效果。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是:在所述第一区间中,所述左腿从站立腿期向悬空腿期转变,在所述第二区间中,所述左腿从悬空腿期向站立腿期转变,在所述第三区间中,所述右腿从站立腿期向悬空腿期转变,在所述第四区间中,所述右腿从悬空腿期向站立腿期转变。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,所述第五区间的所述第一线的张力比所述第六区间的所述第二线的张力小,所述第七区间的所述第三线的张力比所述第八区间的所述第四线的张力小。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以包括,在辅助没有把持物品的所述用户的步行的第二辅助的情况下,在所述第五区间中,使所述第一线产生比所述第二阈值小的张力,在所述第六区间中,使所述第二线产生比所述第二阈值小的张力,在所述第七区间中,使所述第三线产生比所述第二阈值小的张力,在所述第八区间中,使所述第四线产生比所述第二阈值小的张力,所述第二辅助时的所述第六区间的所述第二线的张力比所述第一辅助时的所述第六区间的所述第二线的张力小,所述第二辅助时的所述第八区间的所述第四线的张力比所述第一辅助时的所述第八区间的所述第四线的张力小。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以包括:在辅助所述用户抬起物品的第三辅助的情况下,使所述第二线和所述第四线产生比第三阈值大的张力,所述第三阈值比所述第一阈值和所述第二阈值大。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以包括:在降低把持物品的所述用户的绊倒的可能性且辅助所述用户的步行的第四辅助的情况下,在所述第五区间中,使所述第一线产生所述第二阈值以上的张力,在所述第六区间中,使所述第二线产生所述第二阈值以上的张力,在所述第七区间中,使所述第三线产生所述第二阈值以上的张力,在所述第八区间中,使所述第四线产生所述第二阈值以上的张力。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,所述第一线的第一端固定于所述左膝带,且所述第一线的第二端固定于所述至少一个马达中的第一马达,所述第二线的第一端固定于所述左膝带,且所述第二线的第二端固定于所述至少一个马达中的第二马达,所述第三线的第一端固定于所述右膝带,且所述第三线的第二端固定于所述至少一个马达中的第三马达,所述第四线的第一端固定于所述右膝带,且所述第四线的第二端固定于所述至少一个马达中的第四马达。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,所述多条线还包括:第五线,将所述上半身带与所述左膝带连接,且在所述用户的前部在与所述第一线延伸的方向交叉的方向上延伸;第六线,将所述上半身带与所述左膝带连接,且在所述用户的后部在与所述第二线延伸的方向交叉的方向上延伸;第七线,将所述上半身带与所述右膝带连接,且在所述用户的前部在与所述第三线延伸的方向交叉的方向上延伸;以及第八线,将所述上半身带与所述右膝带连接,且在所述用户的后部在与所述第四线延伸的方向交叉的方向上延伸,所述辅助方法包括:在所述第一辅助的情况下,在所述第一区间中,使所述第一线和所述第五线产生所述第一阈值以上的张力,在所述第二区间中,使所述第二线和所述第六线产生所述第一阈值以上的张力,在所述第三区间中,使所述第三线和所述第七线产生所述第一阈值以上的张力,在所述第四区间中,使所述第四线和所述第八线产生所述第一阈值以上的张力,在所述第五区间中,使所述第一线和所述第五线产生比所述第二阈值小的张力,在所述第六区间中,使所述第二线和所述第六线产生所述第二阈值以上的张力,在所述第七区间中,使所述第三线和所述第七线产生比所述第二阈值小的张力,在所述第八区间中,使所述第四线和所述第八线产生所述第二阈值以上的张力。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,所述左腿的步行相位的50%的时间点与所述右腿的步行相位的0%的时间点对应,所述右腿的步行相位的50%的时间点与所述左腿的步行相位的0%的时间点对应。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以包括:取得检测所述用户的步行周期的传感器的传感器值,基于所述传感器值算出所述左腿的步行相位和所述右腿的步行相位。
在本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以是,经由接口装置受理包含所述第一辅助的辅助方法的选择,基于所述辅助方法,使所述第一线~所述第四线产生张力。
本公开的一个技术方案涉及的程序,使计算机执行对至少一个马达进行控制的处理,所述至少一个马达使设置于用户的多条线产生张力,在此,所述多条线中的第一线在所述用户的前部将装戴于所述用户的上半身的上半身带与装戴于所述用户的左膝的左膝带连接,所述多条线中的第二线在所述用户的后部将所述上半身带与所述左膝带连接,所述多条线中的第三线在所述用户的前部将所述上半身带与装戴于所述用户的右膝的右膝带连接,所述多条线中的第四线在所述用户的后部将所述上半身带与所述右膝带连接,所述程序使所述计算机执行:在辅助把持物品的所述用户的步行的情况下,在所述用户的左腿的步行相位的35%以上且90%以下的第一区间中,使所述至少一个马达在所述第一线上产生第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述左腿的步行相位的65%以上且小于100%的第二区间中,使所述至少一个马达在所述第二线上产生所述第一阈值以上的张力,在所述用户的右腿的步行相位的35%以上且90%以下的第三区间中,使所述至少一个马达在所述第三线上产生所述第一阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位的0%以上且25%以下和所述右腿的步行相位的65%以上且小于100%的第四区间中,使所述至少一个马达在所述第四线上产生所述第一阈值以上的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第一区间的第五区间中,使所述至少一个马达在所述第一线上产生比第二阈值小的张力,在所述左腿的步行相位中除去所述第二区间的第六区间中,使所述至少一个马达在所述第二线上产生所述第二阈值以上的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第三区间的第七区间中,使所述至少一个马达在所述第三线上产生比所述第二阈值小的张力,在所述右腿的步行相位中除去所述第四区间的第八区间中,使所述至少一个马达在所述第四线上产生所述第二阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大。根据上述技术方案,能够得到与本公开的一个技术方案涉及的辅助装置同样的效果。
此外,上述总括或具体的技术方案既可以用系统、装置、方法、集成电路、计算机程序或计算机可读取的记录盘等记录介质来实现,也可以用系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意组合来实现。计算机可读取记录介质例如包含CD-ROM等非易失性记录介质。
[实施方式]
以下,参照附图具体地说明本公开的实施方式涉及的辅助装置等。此外,以下说明的实施方式均为示出总括或具体的例子的实施方式。以下实施方式示出的数值、形状、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤(工序)的顺序等均为一例,并不意在限定本公开。另外,关于以下实施方式的构成要素中的、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,在以下的实施方式的说明中,有时使用大致平行、大致正交这样的伴随着“大致”的表达。例如,大致平行不仅意味着完全平行,也意味着实质上平行,即,例如包括数个百分比左右的差异。其他伴随着“大致”的表达也同样如此。另外,各图为示意图,并不是严格地进行了图示的图。并且,在各图中,有时对实质上相同的构成要素标注相同的标号,并省略或简化重复的说明。
在本实施方式中,将辅助装置100作为支援在身上装戴有辅助装置100的用户的步行的装置来说明辅助装置100。具体而言,将辅助装置100作为为了用户步行而主动地支援用户的髋关节的屈伸的装置,对实施方式涉及的辅助装置100进行说明。在本实施方式中,主动支援不仅包括为了用户向行进方向步行而在进行髋关节的屈伸动作时补助髋关节所需的屈伸力,还可以包括赋予用于引起屈伸动作的力,以及将髋关节的屈伸量物理地控制为期望的屈伸量即物理地控制用户的髋关节的动作。在本说明书中,辅助装置100辅助用户也包括主动地支援用户的动作和补助地支援用户的动作中的任一个。
[1.实施方式涉及的辅助装置的构成]
参照图1~图3,说明实施方式涉及的辅助装置100。此外,图1是从前方观察实施方式涉及的辅助装置100装戴于用户1的例子的主视图。图2是图1的辅助装置100和用户1的后视图。图3是示出实施方式涉及的辅助装置100的功能性构成的框图。
如图1~图3所示,辅助装置100具备上半身带111、左膝带112a、右膝带112b及多条线110。辅助装置100还具备多个马达114、多个力传感器(force sensor)115及控制多个马达114的工作的控制部120。另外,辅助装置100可以具备向多个马达114等供给电力的电源130。电源130例如可以是一次电池或二次电池等。
多条线110是线110a1~110a4。多条线110分别与上半身带111和左膝带112a或者上半身带111和右膝带112b连接。
多个马达114是马达114a1~114a4。线110a1与马达114a1连接。线110a2与马达114a2连接。线110a3与马达114a3连接。线110a4与马达114a4连接。
多个力传感器是力传感器115a1~115a4。力传感器115a1设置于线110a1。力传感器115a2设置于线110a2。力传感器115a3设置于线110a3。力传感器115a4设置于线110a4。
上半身带111装戴于用户1的上半身。上半身带111的一例具有带状的形状。上半身带111在端部附近具备固定件。固定件的一例是维克罗(Velcro)(注册商标)等的面搭扣、钩、带扣等紧固件或带(钩环扣(hook and loop fastener)、(Velcro)(注册商标)带)。例如,上半身带111卷绕于用户1的腰部,通过固定件维持被卷绕的状态,由此,装戴于用户1的腰。通过调节固定件的固定位置,被卷绕的上半身带111的内径变化。由此,由于能够调整上半身带111的长度,所以腰部的围度不同的各种用户1都能够装戴上半身带111。上半身带111的材料的一例是非伸缩性的材料。由此,上半身带111即使被多条线110牵拉也不易变形。在此,“上半身”包含用户的身体的从肩到腰的区域。图1和图2所示的上半身带111具有装戴于用户1的腰的腰带的结构。上半身带111例如也可以是装戴于用户1的腰和/或用户1的肩和/或用户1的胸部的结构。
此外,上半身带111可以具有筒状的形状,在该情况下,筒状的形状的周长比用户1的腰部的围度长。上半身带111具有用于将上半身带111的长度调整为用户1的腰的围度的调整机构。调整机构例如也可以是面搭扣,并通过配置成面搭扣的具有钩面的部位在筒状的外周从该外周分支,在筒状的外周面配置面搭扣的绒面的结构来实现。也即是,上半身带111在面搭扣的部分折回,与折回量相应地上半身带111形成的筒的内径变化。
左膝带112a装戴于用户1的左腿的左膝附近,右膝带112b装戴于用户1的右腿的右膝附近。左膝带112a也可以装戴于左腿从膝下到大腿部的区域中的任意部位。右膝带112b也可以装戴于右腿从膝下到大腿部的区域中的任意部位。也就是说,在本说明书中,“膝”可以包含从膝下到大腿部的区域。
膝带112a和112b分别具有例如带状的形状,并在端部附近具备固定件。固定件的一例是维克罗(Velcro)(注册商标)等的面搭扣、钩、带扣等紧固件或带。膝带112a和112b分别装戴于用户的大腿部或膝上。例如,膝带112a和112b卷绕于用户1的大腿部等,通过固定件维持被卷绕的状态,由此装戴于用户1的大腿部等。通过调节固定件的固定位置,被卷绕的膝带112a和112b的内径变化。由此,由于能够调整膝带112a和112b的长度,所以能够供腿的围度不同的各种用户1装戴。膝带112a和112b也可以不装戴于膝关节。人的大腿部具有从膝到臀部逐渐变粗这一特征。因此,通过在大腿部中在膝上装戴膝带112a和112b,膝带112a和112b在勒紧的情况下即使从线受到牵拉力其滑动也会变小。另外,膝带112a和112b的材料的一例是非伸缩性的材料。由此,膝带112a和112b即使被线牵拉也不易变形。
此外,膝带112a和112b可以具有筒状的形状,在该情况下,筒状的形状的周长比用户1的大腿部的围度长。膝带112a和112b具有用于将膝带112a和112b的长度调整为用户1的大腿部等的围度的调整机构。调整机构例如也可以是面搭扣,通过配置成面搭扣的具有钩面的部位在筒状的外周从该外周分支,面搭扣的绒面配置于筒状的外周面来实现。也即是,在面搭扣的部分,膝带112a和112b分别折回,与折回量相应地膝带112a和112b形成的筒的内径变化。
多个马达114固定地配置于上半身带111。在本实施方式中,多个马达114由四个马达114a1~114a4构成。例如,马达114a1~114a4可以容纳于上半身带111具备的中空的容纳部111a1~111a4内。容纳部111a1~111a4既可以与上半身带111一体化,也可以能够相对于上半身带111拆装。如图1和图2所示,也可以设置多个容纳部111a1~111a4。在图1和图2的例子中,容纳部111a1、111a2、111a3以及111a4分别配置在用户1的前部左侧、后部左侧、前部右侧以及后部右侧。马达114a1、114a2、114a3以及114a4分别容纳于容纳部111a1、111a2、111a3以及111a4。而且,马达114a1变更上半身带111与膝带112a之间的线110a1的长度,调节线110a1的张力,马达114a2变更上半身带111与膝带112b之间的线110a2的长度,调节线110a2的张力,马达114a3变更上半身带111与膝带112c之间的线110a3的长度,调节线110a3的张力,马达114a4变更上半身带111与膝带112d之间的线110a4的长度,调节线110a4的张力。
在本实施方式中,马达114a1~114a4分别具备滚轮、用于使滚轮旋转的驱动轴以及对驱动轴进行旋转驱动的电动马达。马达114a1~114a4各自的滚轮卷绕线110a1~110a4中的对应的线。马达114a1~114a4与线110a1~110a4一一对应。马达114a1~114a4各自的滚轮、驱动轴以及电动马达容纳于容纳部111a1~111a4内。此外,马达114a1~114a4也可以分别具备电动马达而不具备滚轮和驱动轴,也可以是上半身带111具备与马达114a1~114a4分别对应的滚轮和驱动轴。在该情况下,电动马达的旋转轴与滚轮的驱动轴以能够传递旋转驱动力的方式连接。此外,例如,也可以使用线性致动器或者气压式或液压式活塞等能够调节上半身带111与膝带112a和112b之间的线110a1~110a4的长度的装置来代替马达114a1~114a4。在这样的辅助装置100中,各线110a1~110a4的卷绕部分和马达114a1~114a4配置于上半身带111,在上半身带111的下方,配置有线110a1~110a4、膝带112a和112b。因此,辅助装置100实现简单且小型的构成。
在本实施方式中,多条线110由4条线110a1~110a4构成。而且,为了独立地调节线110a1~110a4的长度,在线110a1上连接有马达114a1,在线110a2上连接有马达114a2,在线110a3上连接有马达114a3,在线110a4上连接有马达114a4。
线110a1和110a2各自的一方的端部固定于左膝带112a,线110a1的另一方的端部与马达114a1连接,线110a2的另一方的端部与马达114a2连接。也就是说,线110a1的另一方的端部和线110a2的另一方的端部被固定。线110a1将左膝带112a与马达114a1连接,线110a2将左膝带112a与马达114a2连接。
线110a3和110a4各自的一方的端部固定于右膝带112b,线110a3的另一方的端部与马达114a3连接,线110a4的另一方的端部与马达114a4连接。也就是说,线110a3的另一方的端部和线110a4的另一方的端部被固定。线110a3将右膝带112b与马达114a3连接,线110a4将右膝带112b与马达114a4连接。
在本实施方式中,马达114a1~114a4分别通过使滚轮正向旋转或反向旋转而将线110a1~110a4中的对应的线卷绕于滚轮或倒卷。上述那样的线110a1~110a4通过上半身带111固定于用户1的腰,通过膝带112a和112b固定于用户的左右的大腿部等。
如上所述,线110a1~110a4分别将上半身带111与左膝带112a或右膝带112b连接。线110a1~110a4中的每一条与上半身带111的连接既可以是直接连接,也可以是间接连接。线110a1~110a4中的每一条与左膝带112a或右膝带112b的连接既可以是直接连接,也可以是间接连接。在上述例子中,线110a1~110a4中的每一条的一方的端部固定于左膝带112a或右膝带112b即直接连接,线110a1~110a4中的每一条的另一方的端部经由对应的马达固定于上半身带111即间接连接。然而,多条线110中的每一条与上半身带111的连接、多条线110中的每一条与左膝带112a或右膝带112b的连接例如可以是以下构成。
具体而言,可以是,多条线110中的每一条的一方的端部经由对应的马达与左膝带112a或右膝带112b间接连接,多条线110中的每一条的另一方的端部与上半身带111直接连接。或者,也可以是,多条线110中的每一条的两端部与上半身带111和左膝带112a或右膝带112b直接连接,在多条线110中的每一条的中间配置马达、线性致动器或者气压式或液压式的活塞而能够调节线的长度。
或者,也可以是,多条线110中的每一条的一方的端部与左膝带112a或右膝带112b直接连接,多条线110中的每一条的另一方的端部经由对应的马达与左膝带112a或右膝带112b间接连接,多条线110中的每一条配置成在左膝带112a或右膝带112b与上半身带111之间往复。或者,也可以是,多条线110中的每一条的一方的端部与上半身带111直接连接,多条线110中的每一条的另一方的端部经由对应的马达与上半身带111间接连接,多条线110中的每一条配置成在上半身带111与左膝带112a或右膝带112b之间往复。也可以配置成:两条线在相同的位置例如左腿的前部经由上半身带排列,使马达旋转,由此两条线在不同的方向上移动,并产生弯曲辅助。
或者,也可以是,多条线110中的每一条的两端部与马达连接,并经由马达配置成环状。此时,多条线110中的每一条配置成在上半身带111与左膝带112a或右膝带112b之间往复,多个马达114分别变更线环的周长。
在上述任一结构中,多条线110中的每一条以其张力由上半身带111和左膝带112a或右膝带112b支撑的方式与上半身带111和左膝带112a或右膝带112b连接。由此,马达114a1~114a4各自牵拉多条线110中的对应的线时,在线110上产生使上半身带111与左膝带112a或右膝带112b接近的张力。
另外,多个力传感器115由4个力传感器115a1~115a4构成。力传感器115a1检测线110a1的张力并向控制部120输出,力传感器115a2检测线110a2的张力并向控制部120输出,力传感器115a3检测线110a3的张力并向控制部120输出,力传感器115a4检测线110a4的张力并向控制部120输出。力传感器115a1在膝带112a上设置于线110a1,力传感器115a2在膝带112a上设置于线110a2,力传感器115a3在膝带112b上设置于线110a3,力传感器115a4在膝带112b上设置于线110a4。力传感器115a1~115a4也可以配置于上半身带111。力传感器115a1~115a4各自是能够检测线110a1~110a4中的对应的线的张力的传感器即可,例如可以是应变仪式力传感器、压电式力传感器等。力传感器115a1~115a4与线110a1~110a4一一对应。
另外,线110a1~110a4中的每一条既可以是金属制的线,也可以是非金属线。非金属线的例子为纤维线或纤维带。纤维线或纤维带的材料的例子是聚酯纤维、尼龙纤维、丙烯酸纤维、对位型芳族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维、PBO(聚对苯撑苯并双噁唑)纤维、聚丙烯酸酯纤维或碳纤维等。在本实施方式中设置成,四条连结带111b1~111b4分别沿着线110a1~110a4中的对应的线并且从上半身带111跨到左膝带112a或右膝带112b地延伸。连结带111b1~111b4与线110a1~110a4一一对应。连结带111b1~111b4与上半身带111和左膝带112a或右膝带112b一体化,且用与它们相同的材料形成,但是不限定于此。例如,上半身带111、膝带112a和112b以及连结带111b1~111b4能够形成用户1装戴的带辅助功能的一个套装。连结带111b1~111b4分别在内部包含线110a1~110a4中的对应的线,并包覆对应的线。有时将连结带111b1~111b4一起记载为连结带111b。
参照图1、图2以及图4,说明线110a1~110a4的配置构成的详细情况。此外,图4是示意地示出图1的辅助装置100的各构成要素的配置的图。线110a1在用户1的前部经由马达114a1将上半身带111与左膝带112a连接。线110a1在用户1的前部从左膝带112a向上方延伸。线110a2在用户1的后部经由马达114a2将上半身带111与左膝带112a连接。线110a2在用户1的后部从左膝带112a向上方延伸。线110a3在用户1的前部经由马达114a3将上半身带111与右膝带112b连接。线110a3在用户1的前部从右膝带112b向上方延伸。线110a4在用户1的后部经由马达114a4将上半身带111与右膝带112b连接。线110a4在用户1的后部从右膝带112b向上方延伸。这样,在用户1的左腿的前部配置线110a1,在用户1的左腿的后部配置线110a2,在用户1的右腿的前部配置线110a3,在用户1的右腿的后部配置线110a4。通过独立地牵拉线110a1~110a4,能够对左右腿赋予各个方向的力。
此外,在图1、图2以及图4的例子中,在用户1的前部,线110a1与110a3相互不交叉,但也可以交叉。在图1、图2以及图4的例子中,在用户1的后部,线110a2与110a4相互不交叉,但也可以交叉。
另外,通过马达114a1~114a4牵拉线110a1~110a4,由此对线110a1~110a4赋予张力,它们的张力经由上半身带111、膝带112a和112b,传递给用户1的左右腿。为了使线110a1~110a4的张力有效地传递给用户1的左右腿,上半身带111、膝带112a和112b可以具有不变形的刚性,且具有不伸长的伸缩性。形成上半身带111、膝带112a和112b的材料的一例是如上所述非伸缩性的材料。当这样的上半身带111、膝带112a和112b无松弛地装戴于用户1且与用户1的身体贴合时,马达114a1~114a4的驱动力经由线110a1~110a4高效地传递至用户1的腿,并有效地辅助用户1的腿的动作。此外,在本说明书中,辅助包括:为了使用户进行预定的动作而补助用户的动作本身、将预定的动作强加于用户的身体而引导身体的运动。
进一步说明辅助装置100对线110a1~110a4赋予的张力与该张力辅助的用户的动作的关系。例如,在图5中示出辅助装置100辅助的用户的右腿的动作例。此外,图5示出了辅助装置100对悬空腿期的右腿提供辅助力的例子,但辅助装置100也可以对站立腿期的右腿提供辅助力。另外,辅助装置100也能够对用户的左腿进行与右腿同样的工作。如图5所示,辅助装置100能够对用户的右腿髋关节赋予弯曲和伸展的辅助力。髋关节的弯曲是使大腿部向前方移动的运动,髋关节的伸展是使大腿部向后方移动的运动。
进一步参照图6A~图7B,说明辅助装置100引导即辅助的用户的动作与经由线110a1~110a4提供给用户的辅助力的关系。图6A示出实施方式涉及的辅助装置100辅助用户的左腿的髋关节的弯曲的情形,图6B示出实施方式涉及的辅助装置100辅助用户的右腿的髋关节的弯曲的情形。在图6A中,为了使左腿弯曲,控制部120驱动马达114a1,使线110a1的张力增加,也就是说,使线110a1产生张力。在图6B中,为了使右腿弯曲,控制部120驱动马达114a3,使线110a3的张力增加。控制部120既可以基于力传感器115a1~115a4的检测结果进行线的张力的控制,也可以基于马达114a1~114a4的驱动量进行线的张力的控制。后面将说明控制部120的详细情况。
在本实施方式中,在弯曲前的平常时,也会分别对线110a1~110a4施加张力,该张力是线不松弛的程度的力,例如可以是10N(牛顿)以下,或者也可以是5N以下,但不限定于此。而且,为了使左腿和右腿分别弯曲,线110a1和110a3的张力例如分别被提高到40N以上且100N以下的值。以左腿为例进行说明。对于健康的20多岁~40多岁的成人男性用户,对线110a1作用40N以上的张力。此时,用户能够明确地感觉到弯曲方向的力作用于左腿,并且促进左腿的弯曲。当大于80N的张力作用于线110a1时,用户的左腿被向弯曲方向上抬起。另外,在作用于线110a1的张力为20N以下的情况下,用户基本上感觉不到因线110a1的张力而带来的阻力地继续进行目前的动作。此外,上述张力的数值为一例,可根据用户的年龄、性别、体格、体力、腿的动作的种类、对腿的辅助的介入程度等适当变更。
图7A和图7B示出实施方式涉及的辅助装置100辅助用户的左腿和右腿的髋关节的伸展的情形。在图7A中,控制部120为了使左腿伸展而增加线110a2的张力。在图7B中,控制部120为了使右腿伸展而增加线110a4的张力。该伸展时的线的张力可以与弯曲时的线的张力同样。
在上述说明中,控制部120为了辅助一条腿的一个动作而使一条线的张力增加。此时,也可以是,控制部120与用户的动作相配合地控制与其他三条线对应的马达,并调整其他三条线的张力,以使得其他三条线的张力维持为现状。也可以控制与其他三条线对应的马达,以使得张力不会作用于其他三条线。例如,也可以使与其他三条线对应的马达的工作停止。
上述辅助装置100能够在用户的步行期间配合用户的腿在站立腿期和悬空腿期产生的转矩,向用户赋予弯曲和伸展方向的辅助力即辅助转矩,来辅助用户的步行动作。
进而,参照图3,说明辅助装置100的控制部120的构成。控制部120控制辅助装置100整体的工作。控制部120决定向各线110a1~110a4赋予的动作,进行用户1的髋关节的辅助控制。向各线110a1~110a4赋予的动作是包含向各线110a1~110a4赋予张力的定时、张力的大小以及张力的赋予期间的线的工作模式(pattern)。
控制部120从设置于辅助装置100的输入装置140或辅助装置100的外部的终端装置150取得由用户1等输入的指令,并基于取得的指令控制由辅助装置100实现的辅助的实施和停止。辅助装置100的输入装置140可以是按钮、开关、按键、触摸板或语音识别装置的麦克风等。终端装置150可以是装戴辅助装置100的用户1携带的终端装置,例如也可以是智能手机、智能手表、平板电脑或个人计算机。控制部120与输入装置140和终端装置150可以进行有线通信,也可以进行无线通信。上述无线通信可以应用Wi-Fi(注册商标)(WirelessFidelity)等无线LAN(Local Area Network:局域网),也可以应用Bluetooth(注册商标)、ZigBee(注册商标)等近距离无线通信,也可以应用其他任何无线通信。有线通信可以应用已有的任何有线通信。这样的控制部120可以具备有线或无线的通信线路,也可以通过辅助装置100具备的有线或无线的通信线路进行有线通信或无线通信。在此,输入装置140和终端装置150是接口(interface)装置的一例。
例如,在图8中示出了实施方式涉及的辅助装置100具备的输入装置140的输入部分的一例。输入装置140具备受理输入的四个物理按钮。四个按钮包括:用于启动辅助装置100的“启动”按钮、用于停止辅助装置100的“关闭”按钮、用于选择辅助装置100的工作模式中的通常步行模式的“通常步行”按钮以及用于选择搬运步行模式的“搬运步行”按钮等。在输入装置140的输入部分为触摸面板的情况下,各按钮可以是图标。
另外,在本实施方式中,如图9所示,接触传感器301、压敏传感器302以及惯性计测装置303中的至少一方装戴于用户1。此外,图9是示出装戴于用户1的传感器等的配置的图。接触传感器301、压敏传感器302以及惯性计测装置303向控制部120输出检测结果。接触传感器301装戴于用户1的手,具体而言,设置于用户1佩戴的手套的手指的指肚部分等。接触传感器301既可以装戴于用户1的双手,也可以装戴于单手。接触传感器301检测用户1的手与物体的直接接触和间接接触。接触传感器301的例子是与接触检测传感器、触觉传感器、接近传感器或压敏传感器302同样的传感器等。此外,接触传感器301也可以装戴于在把持物体时可接触到的用户1的手臂、胸、腹等。
压敏传感器302装戴于用户1的脚底,具体而言,设置于用户1穿戴的鞋底等。压敏传感器302既可以装戴于用户1的双脚,也可以装戴于单脚。压敏传感器302检测作用于用户1的脚底的压力即荷重。压敏传感器302的例子是静电电容式、压电式或应变仪式的压力传感器。惯性计测装置303装戴于与用户1的移动联动的部分例如上半身的腰等,具体而言,设置于上半身带111。惯性计测装置303包含加速度传感器和陀螺仪传感器(也称为“角速度传感器”)。惯性计测装置303也可以包含加速度传感器而不包含陀螺仪传感器。惯性计测装置303还可以包含地磁传感器。惯性计测装置303基于检测的加速度和角速度,检测用户1的各方向的加速度、移动方向、移动速度以及移动距离。在此,压敏传感器302和惯性计测装置303是检测用户的步行周期的传感器的一例。
接触传感器301、压敏传感器302以及惯性计测装置303与控制部120经由有线通信或无线通信授受信息。该有线通信和无线通信可以应用上述有线通信和无线通信中的任一个。
如图3所示,控制部120具有把持识别部121、驱动控制部122、步行定时检测部123、线张力识别部124以及存储部125。由把持识别部121、驱动控制部122、步行定时检测部123以及线张力识别部124构成的控制部120的构成要素可以利用计算机系统构成,所述计算机系统由CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)或DSP(Digital SignalProcessor:数字信号处理器)等处理器、RAM(Random Access Memory随机存取存储器)和ROM(Read-Only Memory:只读存储器)等存储器等构成。上述构成要素的一部分或全部功能可以通过CPU或DSP使用RAM作为作业用的存储器并执行记录于ROM的程序而实现。另外,上述构成要素的一部分或全部功能可以利用电子电路或集成电路等专用的硬件电路实现。上述构成要素的一部分或全部功能可以由上述软件功能与硬件电路的组合构成。作为应用程序,程序可以通过经由互联网等通信网络的通信、基于移动通信标准的通信、其他无线网络、有线网络或广播等提供。控制部120构成的计算机系统和/或硬件电路例如可以搭载于上半身带111,并与马达114a1~114a4一起容纳在容纳部111a1~111a4内,也可以在其他位置埋入上半身带111。在此,控制部120是控制电路的一例。
存储部125能够存储信息,且能够取出存储的信息。存储部125存储控制部120的各构成要素用于执行处理的计算机程序、后述的各阈值、后述的线张力的输入曲线(profile)等。存储部125例如利用ROM、RAM、闪速存储器等半导体存储器、硬盘驱动器或SSD(SolidState Drive:固态硬盘)等存储装置实现。在本实施方式中,存储部125包含于控制部120,也可以不包含于控制部120。在此,存储部125是存储器的一例。
把持识别部121检测由用户1的手进行的物体的把持。把持识别部121基于从接触传感器301取得的传感器值的变化,检测用户1是否用其手把持着物体。例如,如图10A和图10B所示,在接触传感器301为压电式的传感器的情况下,把持识别部121检测与接触传感器301的检测传感器值对应的电压值小于预定的值的时间点来作为用户1的手与物体接触的时间点,也即是用户1把持物体的时间点。例如,在图10B的例子中,预定的值是“VA”。此外,图10A是示出接触传感器与用户的手的关系的图。图10B是示出接触传感器的信号的例子的图。把持识别部121向驱动控制部122输出检测结果。
步行定时检测部123为了决定对用户1进行辅助的定时而检测步行的定时。步行的定时能够包含:对步行中的用户1开始辅助的定时、以及决定一步中的站立腿期和悬空腿期等相(相位)的定时。驱动控制部122根据步行定时检测部123检测出的步行的定时,决定对用户1实施辅助的定时,并控制马达的工作。
具体而言,步行定时检测部123推定装戴辅助装置100的用户1的步行周期,基于推定结果预测下一个步行相位,向驱动控制部122输出基于预测出的步行相位的辅助定时。步行周期是一条腿的脚后跟着地到接着同一条腿的脚后跟着地为止的动作的时间间隔或连续动作。步行周期由站立腿期和悬空腿期构成。
步行定时检测部123基于从压敏传感器302或惯性计测装置303的加速度传感器和陀螺仪传感器取得的传感器值,检测用户1的脚后跟着地的定时,实时推定用户1的每一步的步行相位即步行周期。此外,用户1的一步是指左右腿中的任一条腿前进一步。例如,用户1的一步是左腿着地到接下来左腿着地为止的期间。而且,步行定时检测部123基于推定出的步行周期,预测接下来的一步中的步行相位、站立腿期和悬空腿期以及各自的开始时间和持续时间,并向驱动控制部122输出。此外,在用户1携带的终端装置150具备惯性计测装置的情况下,步行定时检测部123可以从终端装置150取得加速度传感器的传感器值和陀螺仪传感器的传感器值。
在此,步行相位(gate phase)表示用户1前进一步的过程中的步行状态的时间性定时。在步行相位中,将用户1的一条腿着地于地面时设为0%,并且将接下来用户1的同一条腿着地于地面时设为100%。而且,步行相位用0%~100%表示用户1的步行状态的定时。例如,步行相位的0%~100%的值可以对应于从用户1的一条腿着地于地面时起到接下来用户1的同一条腿着地于地面时为止的经过时间。具体而言,在从用户1的一条腿着地于地面时起,到接下来用户1的同一条腿着地于地面时为止的时间为1sec(秒)的情况下,从用户1的腿着地于地面时起经过0.5sec的时刻的步行相位表示为50%。
更具体而言,步行定时检测部123在基于压敏传感器302的传感器值决定用户1的腿着地于地面的时间点的情况下,例如,如图11所示,检测与压敏传感器302的压力传感器值对应的电压值成为小于预定的值的时间点来作为脚后跟的着地定时。此外,图11是示出压敏传感器302的信号的例子的图。而且,利用压敏传感器302计测到预定值以上的压力值的期间意味着脚后跟着地。例如,在图11的例子中,预定的值是“VB”,压敏传感器302配置于用户1的双脚。与基于配置于上半身带111等的惯性计测装置303的定时相比,步行定时检测部123通过经由压敏传感器302取得鞋本身着地的定时,能够更可靠地推定步行周期。
另外,步行定时检测部123在使用惯性计测装置303的情况下,基于加速度传感器的信息,决定用户1的脚着地于地面的时间点。基于加速度传感器的脚的着地时间点的推定方法例如请参照IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING,VOL.52,NO.3,2005年,第488页,图1,第489页,图2。此外,步行定时检测部123在基于惯性计测装置303的传感器值推定步行周期的情况下,可以根据加速度传感器和陀螺仪传感器的信号波形推定步行周期。例如,能够根据图12所示的加速度传感器的信号波形,进行步行周期的推定。在图12的例子中,能够根据加速度传感器的信号波形推定用户1的脚的着地时间点,由此,能够进行步行周期的推定。此外,图12是示出惯性计测装置303的加速度传感器的信号的例子的图。
此外,也可以对用户1装戴有角度传感器(也称为“倾斜传感器”)。此时,角度传感器例如设置于用户1的大腿部。而且,步行定时检测部123取得用户1的髋关节的角度来作为步行信息。步行定时检测部123基于用户1的髋关节的角度变化的周期算出步行相位。
在使用压敏传感器302和惯性计测装置303中的任一个的情况下,步行定时检测部123例如也可以根据用户1的最近三步的压敏传感器302的传感器值或惯性计测装置303的传感器值,推定每一步的步行相位的0%~100%的经过时间,并算出三个经过时间的平均值。而且,步行定时检测部123可以根据经过时间的平均值预测接下来的一步中的步行相位100%的时刻。进而,步行定时检测部123可以根据传感器的信号波形,推定每一步的步行相位中的站立腿期和悬空腿期的开始定时,并算出三步期间开始定时的平均值。而且,步行定时检测部123可以基于平均值,预测接下来的一步中的站立腿期和悬空腿期的开始定时。
或者,步行定时检测部123也可以根据用户1的最近一步的压敏传感器302的传感器值或惯性计测装置303的传感器值,推定一步的步行相位的0%~100%的经过时间,并基于推定出的经过时间预测在接下来的一步中的步行相位100%的时刻。进而,步行定时检测部123可以根据传感器的信号波形推定一步的步行相位中的站立腿期和悬空腿期的开始定时,并预测接下来的一步中的站立腿期和悬空腿期的开始定时。
线张力识别部124检测在各线110a1~110a4上产生的张力。线张力识别部124基于从力传感器115a1~115a4取得的传感器值,检测各线110a1~110a4的张力。线张力识别部124将检测出的各线110a1~110a4的张力向驱动控制部122输出。
驱动控制部122以从步行定时检测部123取得的用户1的被预测出的步行相位的信息、和从把持识别部121取得的用户1的物体把持信息为基础,进行调节线110a1~110a4的张力的马达114a1~114a4的控制。驱动控制部122使马达114a1~114a4分别启动,使马达114a1~114a4分别停止,控制由马达114a1~114a4分别产生的线110a1~110a4的牵拉量和牵拉力。由驱动控制部122进行的马达114a1~114a4各自的旋转量的控制和旋转转矩的调整能够进行对应的线的牵拉量和牵拉力的控制。
具体而言,驱动控制部122基于从步行定时检测部123取得的步行定时的预测结果,决定对用户1进行的辅助的种类。辅助的种类包含弯曲和伸展这样的对用户1辅助的腿的动作。进而,驱动控制部122根据辅助的种类,从线110a1~110a4之中决定为了进行对用户1的动作的辅助而应牵拉的线、向该线赋予的张力以及牵拉该线的定时。
另外,驱动控制部122基于从把持识别部121取得的用户1是否把持着物体的信息,即使对于同一辅助的种类,也变更线的张力与牵拉线的定时的关系。
预先设定从步行定时检测部123取得的步行定时与辅助的种类的关系即辅助对应关系,并存储于例如存储部125。被牵拉的线、线的张力、以及牵拉线的定时的关系即线-张力关系根据辅助的种类和用户1有无把持物体而预先设定,并且存储于例如存储部125。另外,线-张力关系可以基于辅助装置100的辅助中的控制实绩而更新。驱动控制部122基于存储在存储部125中的辅助对应关系和线-张力关系的信息,决定对用户1进行的辅助的种类,决定与所决定的辅助的种类对应的线的控制。驱动控制部122根据对所决定的线赋予的张力和牵拉的定时,进行与该线连接的马达的控制。
另外,驱动控制部122基于从线张力识别部124取得的各线110a1~110a4的张力的信息,控制马达114a1~114a4的工作,以使得各线110a1~110a4的张力成为预定的张力。另外,驱动控制部122可以除了从把持识别部121、步行定时检测部123以及线张力识别部124取得的信息以外,还基于年龄、性别、体格以及体力等用户1的信息以及对腿的辅助的介入程度等,变更线-张力关系并使用。
[2.辅助装置的变形例]
在上述辅助装置100中,上半身带111与膝带112a和112b通过四条线110a1~110a4连接,但线的数量不限定于此。例如,如图13~图17所示,线的数量也可以是八条。此外,图13是从斜前方观察实施方式的变形例涉及的辅助装置200装戴于用户1的例子的立体图。图14是图13的辅助装置100和用户1的主视图。图15是图13的辅助装置100和用户1的后视图。图16是示意地示出图13的辅助装置200的各构成要素的配置的图。图17是示出图13的辅助装置200的功能性构成的框图。
如图13~图17所示,变形例涉及的辅助装置200具备上半身带111、膝带112a和112b以及作为八条线的第一线110a1~第八线110a8。辅助装置200还具备:与第一线110a1连接的马达114a1、与第二线110a2连接的马达114a2、与第三线110a3连接的马达114a3、与第四线110a4连接的马达114a4、与第五线110a5连接的马达114a5、与第六线110a6连接的马达114a6、与第七线110a7连接的马达114a7、与第八线110a8连接的马达114a8、设置于第一线110a1的力传感器115a1、设置于第二线110a2的力传感器115a2、设置于第三线110a3的力传感器115a3、设置于第四线110a4的力传感器115a4、设置于第五线110a5的力传感器115a5、设置于第六线110a6的力传感器115a6、设置于第七线110a7的力传感器115a7、设置于第八线110a8的力传感器115a8以及控制部120。
在上半身带111上,在用户1的前部、左侧部、背部以及右侧部,分别配置有容纳部111a1、111a2、111a3以及111a4。马达114a1和114a3容纳于容纳部111a1,马达114a5和114a6容纳于容纳部111a2,马达114a2和114a4容纳于容纳部111a3,马达114a7和114a8容纳于容纳部111a4。
第一线110a1和第五线110a5配置成在用户1的前部在相互交叉的方向上延伸,具体而言,相互交叉地配置。第一线110a1和第五线110a5各自的一方的端部固定于左膝带112a,第一线110a1的另一方的端部与马达114a1连接,第五线110a5的另一方的端部与马达114a5连接。也就是说,第一线110a1将左膝带112a与马达114a1连接,第五线110a5将左膝带112a与马达114a5连接。
第二线110a2和第六线110a6配置成在用户1的后部在相互交叉的方向上延伸,具体而言,相互交叉地配置。第二线110a2和第六线110a6各自的一方的端部固定于左膝带112a,第二线110a2的另一方的端部与马达114a2连接,第六线110a6的另一方的端部与马达114a6连接。也就是说,第二线110a2将左膝带112a与马达114a2连接,第六线110a6将左膝带112a与马达114a6连接。
第三线110a3和第七线110a7配置成在用户1的前部在相互交叉的方向上延伸,具体而言,相互交叉地配置。第三线110a3和第七线110a7各自的一方的端部固定于右膝带112b,第三线110a3的另一方的端部与马达114a3连接,第七线110a7的另一方的端部与马达114a7连接。也就是说,第三线110a3将右膝带112b与马达114a3连接,第七线110a7将右膝带112b与马达114a7连接。
第四线110a4和第八线110a8配置成在用户1的后部在相互交叉的方向上延伸,具体而言,相互交叉地配置。第四线110a4和第八线110a8各自的一方的端部固定于右膝带112b,第四线110a4的另一方的端部与马达114a4连接,第八线110a8的另一方的端部与马达114a8连接。也就是说,第四线110a4将右膝带112b与马达114a4连接,第八线110a8将右膝带112b与马达114a8连接。
另外,第一线110a1和第二线110a2从左膝带112a向上方且用户1的右方延伸。具体而言,第一线110a1和第二线110a2在从左膝带112a向上方延伸的同时向用户1的右方延伸,例如,从左膝带112a向右斜上方延伸。第五线110a5和第六线110a6从左膝带112a向上方且用户1的左方延伸。具体而言,第五线110a5和第六线110a6在从左膝带112a向上方延伸的同时向用户1的左方延伸,例如,从左膝带112a向左斜上方延伸。第三线110a3和第四线110a4从右膝带112b向上方且用户1的左方延伸。具体而言,第三线110a3和第四线110a4在从右膝带112b向上方延伸的同时向用户1的左方延伸,例如,从右膝带112b向左斜上方延伸。第七线110a7和第八线110a8从右膝带112b向上方且用户1的右方延伸。具体而言,第七线110a7和第八线110a8在从右膝带112b向上方延伸的同时向用户1的右方延伸,例如,从右膝带112b向右斜上方延伸。
此外,两条线在相互交叉的方向上延伸是指两条线延伸的方向是交叉的。进一步,两条线延伸的方向交叉是指两条线延伸的方向不平行,既可以在交点交叉,也可以没有交点而不交叉。因此,两条线实际上既可以在交点交叉,也可以不交叉。在这样的相互交叉的方向上延伸的两条线在从用户1之外观察用户1时,既可以相交,也可以不相交。如图18和图19所示,在该两条线不相交的情况下,该两条线例如既可以按形成V字形的形状的方式延伸,也可以彼此分离地延伸。此外,图18和图19分别是示出图13的辅助装置200中的线的配置的一个变形例的图。
另外,在本变形例中,八条连结带111b1~111b8分别设置成沿着第一线110a1~第八线110a8中的对应的线且从上半身带111延伸到左膝带112a或右膝带112b。连结带111b1~111b8与第一线110a1~第八线110a8一一对应。
在本变形例中,关于在相互交叉的方向上延伸的两条线的对(pair),各线的对的两条线呈X字形交叉,但第一线110a1~第八线110a8的配置构成不限定于此。如图18所示,例如,第一线110a1和第五线110a5也可以配置成V字形。在该情况下,第一线110a1和第五线110a5可从左膝带112a向上方形成逐渐扩展的锥形。并且,在左膝带112a上,第一线110a1和第五线110a5既可以如图18所示彼此接近,也可以如图19所示彼此分离。其他线的对也同样如此。
或者,如图20所示,例如,第一线110a1和第五线110a5也可以配置成将V字形上下颠倒而成的形状。在该情况下,第一线110a1和第五线110a5可从左膝带112a向上方形成尖细的锥形。进一步,在上半身带111上,第一线110a1和第五线110a5既可以如图20所示彼此接近,也可以如图21所示彼此分离。其他线的对也同样如此。此外,图20和图21是示出图13的辅助装置200中的线的配置的变形例的图。
在图13~图15中,从容纳部111a1延伸的第一线110a1和第三线110a3形成将V字形上下颠倒而成的形状,从容纳部111a2延伸的第五线110a5和第六线110a6形成将V字形上下颠倒而成的形状,从容纳部111a3延伸的第二线110a2和第四线110a4形成将V字形上下颠倒而成的形状,从容纳部111a4延伸的第七线110a7和第八线110a8形成将V字形上下颠倒而成的形状。然而,在上半身带111上的第一线110a1~第八线110a8的配置不限定于上述配置。例如,第一线110a1的卷绕部分和第三线110a3的卷绕部分既可以按该两条线不交叉的方式分离配置,也可以按该两条线呈X字形交叉的方式配置。第五线110a5的卷绕部分和第六线110a6的卷绕部分既可以按该两条线不交叉的方式分离配置,也可以按该两条线呈X字形交叉的方式配置。第二线110a2的卷绕部分和第四线110a4的卷绕部分既可以按该两条线不交叉的方式分离配置,也可以按该两条线呈X字形交叉的方式配置。第七线110a7的卷绕部分和第八线110a8的卷绕部分既可以按该两条线不交叉的方式分离配置,也可以按该两条线呈X字形交叉的方式配置。
在上述那样的辅助装置200中,例如,马达114a1使第一线110a1产生张力,马达114a5使第五线110a5产生张力。辅助装置200通过驱动马达114a1并增大第一线110a1的张力,由此在缩短膝与脚后跟的距离的方向上对用户1的腿作用力,对步行时的用户1的脚脖子的运动进行辅助,辅助装置200通过驱动马达114a5并增大第五线110a5的张力,由此在缩短膝与脚后跟的距离的方向上对用户1的腿作用力,对步行时的用户1的脚脖子的运动进行辅助。另外,辅助装置200通过将第一线110a1和第五线110a5的张力设定为不同的值,能够产生与用户1的脚后跟的左右的倾斜相关的转矩力,并能够对用户1的步行时的脚脖子的运动进行辅助。
辅助装置200能够对用户的左腿髋关节和右腿髋关节赋予使之弯曲和伸展的辅助力。参照图22A,示出变形例涉及的辅助装置200辅助用户的左腿的髋关节的弯曲的情形。参照图22B,示出变形例涉及的辅助装置200辅助用户的右腿的髋关节的弯曲的情形。在图22A中,驱动控制部122为了使左腿弯曲而驱动马达114a1和114a5,并使第一线110a1和第五线110a5的张力增加。在图22B中,驱动控制部122为了使右腿弯曲而驱动马达114a3和114a7,并使第三线110a3和第七线110a7的张力增加。在本变形例中,第一线110a1和第五线110a5的张力设为同等,但也可以不同。在本变形例中,第三线110a3和第七线110a7的张力设为同等,但也可以不同。
参照图23A,示出了变形例涉及的辅助装置200辅助用户的左腿的髋关节的伸展的情形。参照图23B,示出了变形例涉及的辅助装置200辅助用户的右腿的髋关节的伸展的情形。在图23A中,驱动控制部122为了使左腿伸展而增加第二线110a2和第六线110a6的张力。在图23B中,驱动控制部122为了使右腿伸展而增加第四线110a4和第八线110a8的张力。该伸展时的第二线110a2的张力可以与弯曲时的第一线110a1的张力同样。该伸展时的第六线110a6的张力可以与弯曲时的第五线110a5的张力同样。该伸展时的第四线110a4的张力可以与弯曲时的第三线110a3的张力同样。该伸展时的第八线110a8的张力可以与弯曲时的第七线110a7的张力同样。
在上述说明中,驱动控制部122为了辅助一条腿的一个动作而使两条线的张力增加。此时,驱动控制部122可以配合用户的动作地控制马达并调整线的张力以使得其他六条线的张力不从现状值变化,或者,也可以使六条线的马达114停止以使得张力不作用于六条线。
[3.辅助装置的工作]
[3-1.辅助装置的整体工作]
接着,说明辅助装置的整体工作的流程。因为关于辅助装置的整体工作的流程,实施方式涉及的辅助装置100与变形例涉及的辅助装置200同样,所以说明实施方式涉及的辅助装置100的工作,省略变形例涉及的辅助装置200的工作的说明。图24示出了辅助装置100辅助用户1的工作的整体流程的一例流程图。
如图3和图24所示,在步骤S001中,辅助装置100的控制部120基于从用户接受的工作模式的指令,决定辅助装置100的工作模式。具体而言,驱动控制部122从辅助装置100的输入装置140或终端装置150接受辅助装置100实施的工作模式。工作模式的例子为用户不把持行李这样的物品等物体并步行的通常步行模式、和用户把持物体并步行的搬运步行模式。例如,不仅是有无把持物体,即使在把持物体的情况下,也能够基于物体的重量,根据需要并通过用户的判断选择工作模式。
在步骤S002中,控制部120判定指令是否为搬运步行模式。控制部120在指令是搬运步行模式的情况下(在步骤S002中为是),进入步骤S003,在指令不是搬运步行模式的情况下(在步骤S002中为否),进入步骤S004。
在步骤S003中,控制部120的把持识别部121判定用户是否把持着物体。把持识别部121基于从用户装戴在手上的接触传感器301取得的传感器值,检测用户有无把持物体,并向驱动控制部122输出检测结果。在把持识别部121判定为有把持的情况下(在步骤S003中为是),进入步骤S005,在判定为无把持的情况下(在步骤S003中为否),进入步骤S006。
在步骤S005中,驱动控制部122取得步行定时检测部123预测的步行相位。进而,在步骤S007中,驱动控制部122基于取得的步行相位控制马达114a1~114a4,利用与有把持对应的输入曲线使辅助装置100的线110a1~110a4产生张力。也就是说,驱动控制部122通过使线110a1~110a4产生张力,辅助用户的左腿和右腿各自的弯曲和伸展动作。此时,驱动控制部122基于从力传感器115a1取得的线110a1的张力控制线110a1的张力,基于从力传感器115a2取得的线110a2的张力控制线110a2的张力,基于从力传感器115a3取得的线110a3的张力控制线110a3的张力,基于从力传感器115a4取得的线110a4的张力控制线110a4的张力。因此,辅助装置100辅助把持着物体的用户的步行。将在后面说明与有把持对应的输入曲线的详细情况。
输入曲线包含使各腿的步行相位中的使各线产生张力的定时、使各线产生张力的期间以及在该期间内的各线的张力的值。输入曲线被预先设定并存储于存储部125。此外,受到辅助装置100的辅助时,用户可以经由输入装置140或终端装置150,调节线张力的产生定时、线张力的产生期间以及线张力的值。驱动控制部122可以通过反映该调整结果来变更输入曲线并存储于存储部125。而且,驱动控制部122可以使用变更后的输入曲线控制线张力。
接着,在步骤S008中,驱动控制部122判定是否从用户取得停止辅助装置100的辅助的停止指令。驱动控制部122在取得了停止指令的情况下(在步骤S008中为是),停止辅助装置100并结束一系列处理,在未取得停止指令的情况下(在步骤S008中为否),返回步骤S003。此外,停止指令可以是变更工作模式的指令。
另外,在步骤S006中,驱动控制部122取得步行定时检测部123预测的步行相位。进而,在步骤S009中,驱动控制部122基于取得的步行相位,控制马达114a1~114a4,利用与无把持对应的输入曲线使辅助装置100的线110a1~110a4产生张力。驱动控制部122基于从力传感器115a1取得的线110a1的张力控制线110a1的张力,基于从力传感器115a2取得的线110a2的张力控制线110a2的张力,基于从力传感器115a3取得的线110a3的张力控制线110a3的张力,基于从力传感器115a4取得的线110a4的张力控制线110a4的张力,由此辅助用户的左腿和右腿各自的弯曲和伸展动作。因此,辅助装置100辅助不把持物体的用户的步行。将在后面说明与无把持对应的输入曲线的详细情况。驱动控制部122在步骤S009的处理后进入步骤S008。
另外,在步骤S004中,驱动控制部122取得步行定时检测部123预测的步行相位。进而,在步骤S010中,驱动控制部122基于取得的步行相位,控制马达114a1~114a4,利用与无把持对应的输入曲线使辅助装置100的线110a1~110a4产生张力。步骤S010中的输入曲线可以与步骤S009中的输入曲线相同。驱动控制部122基于从力传感器115a1取得的线110a1的张力控制线110a1的张力,基于从力传感器115a2取得的线110a2的张力控制线110a2的张力,基于从力传感器115a3取得的线110a3的张力控制线110a3的张力,基于从力传感器115a4取得的线110a4的张力控制线110a4的张力,由此辅助用户的左腿和右腿各自的弯曲和伸展动作。因此,辅助装置100辅助不把持物体的用户的步行。
接着,在步骤S011中,驱动控制部122判定是否从用户取得停止辅助装置100的辅助的停止指令。驱动控制部122在取得了停止指令的情况下(在步骤S011中为是),停止辅助装置100并结束一系列处理,在未取得停止指令的情况下(在步骤S011中为否),返回步骤S004。此外,停止指令可以是变更工作模式的指令。
如上所述,辅助装置100根据用户选择的通常步行模式或搬运步行模式,辅助用户的步行动作。进而,在搬运步行模式中,辅助装置100根据用户是否把持着物体,变更使线110a1~110a4各自产生的张力的输入曲线,进行与用户的状态相应的辅助。
[3-2.辅助装置的第一模式的工作的说明]
以下说明辅助装置的第一模式的工作。第一模式的工作是用户在不把持即不保持物品等物体的状态下向前方步行时辅助装置辅助用户的步行的工作。关于第一模式的工作,说明在前进步行的用户的左腿和右腿各自的弯曲和伸展动作的辅助中使张力增加的线与使该线的张力增加的定时的关系。此外,除了弯曲和伸展动作的辅助时使张力产生的线的数量和张力的最大值不同这一点以外,实施方式涉及的辅助装置100的工作与变形例涉及的辅助装置200的工作同样。因此,以后,说明实施方式涉及的辅助装置100的工作,省略变形例涉及的辅助装置200的工作的说明。在此,第一模式的工作,即不把持物体的用户的前进步行的辅助是第二辅助的一例。
辅助装置100的驱动控制部122基于由弯曲和伸展构成的辅助的种类所对应的线-张力关系,决定使张力产生的线、该线的牵拉力以及使该线的张力产生的定时和期间,并辅助用户的动作。例如,在图25中示出了辅助不把持物体的用户的前进步行的辅助装置100的工作的例子。
在图25中,示出了用户的步行状态、各腿的步行相位、各腿的悬空腿期和站立腿期的关系。进而,关联地示出各腿的步行相位、使张力产生的线、该线的张力的状态即线张力的输入曲线。线张力的输入曲线示出线张力相对于使各线产生的最大张力(也称为张力增益)的比例。例如,在各线的张力增益为100N的情况下,实际产生的张力用输入曲线×张力增益表示。而且,在步行相位0~100%期间,辅助装置100将最大张力设为100N,一边使线张力变化一边产生线张力。
图25示出辅助装置100对用户的左腿和右腿辅助弯曲动作和伸展动作中的任一个的例子。如上所述,辅助装置100通过在线110a1产生张力从而对左腿施加弯曲动作的辅助力,通过在线110a2产生张力从而对左腿施加伸展动作的辅助力。辅助装置100通过在线110a3产生张力从而对右腿施加弯曲动作的辅助力,通过在线110a4产生张力从而对右腿施加伸展动作的辅助力。此外,也可以是,辅助装置100对于用户的左腿和右腿,不是进行弯曲动作的辅助和伸展动作的辅助,而是进行弯曲动作的辅助和伸展动作的辅助的一方。
在图25中,以右腿的步行相位为基准,在右腿的步行相位中,将右腿的脚后跟的着地设为0%,将左腿的脚后跟的着地设为50%。在本实施方式中,右腿的步行相位的0%与左腿的步行相位的50%为同时期,但不限定于此。此外,在图25的例子中,为了便于说明,以右腿的步行相位为基准,但任一条腿的步行相位可以是基准,无需将一条腿的步行相位作为基准。
右腿的站立腿期是右腿的步行相位的0%以上且右腿的步行相位的60%以下的期间,右腿的悬空腿期是右腿的步行相位的大于60%且右腿的步行相位的小于100%的期间。
另外,左腿的悬空腿期是左腿的步行相位的大于60%且左腿的步行相位的小于100%的期间,左腿的站立腿期是左腿的步行相位的100%以上且左腿的步行相位的160%以下的期间。此外,在左腿的步行相位中,左腿的悬空腿期即左腿的步行相位的大于60%且左腿的步行相位的小于100%的期间包含于左腿的第一步行相位,左腿的站立腿期即左腿的步行相位的100%以上且左腿的步行相位的160%以下的期间包含于紧接着左腿的第一步行相位的左腿的第二步行相位。也就是说,左腿的步行相位的100%以上且左腿的步行相位的160%以下的期间是左腿的第二步行相位的0%以上且左腿的第二步行相位的60%以下的期间。这样,在以下说明中,使用100%~200%的数值表示的步行相位是指使用0%~100%的数值表示的步行相位的下一个步行相位。另外,有时用0%~100%的数值置换在图25中使用大于100%的数值示出的步行相位来表达。
在辅助用户的前进步行的情况下,辅助装置100例如在左腿的步行相位的40%附近的定时对左腿提供弯曲的辅助力。左腿的上述定时是左腿的站立腿期和右腿的悬空腿期所包含的定时。具体而言,上述定时是悬空腿期的右腿即将着地前的定时,此时,用户的重心偏向前方。在辅助用户的前进步行的情况下,辅助装置100例如在右腿的步行相位的40%附近的定时对右腿提供弯曲的辅助力。右腿的上述定时是左腿的悬空腿期和右腿的站立腿期所包含的定时。具体而言,上述定时是悬空腿期的左腿即将着地前的定时,此时,用户的重心偏向前方。
另外,辅助装置100例如在左腿的步行相位的75%附近的定时对左腿赋予伸展的辅助力。左腿的上述定时是左腿的悬空腿期和右腿的站立腿期所包含的定时。具体而言,上述定时是用户向前方迈出悬空腿期的左腿的中途的定时,且包含于用户的重心从后方移向前方的过程。另外,辅助装置100例如在右腿的步行相位的75%附近的定时对右腿赋予伸展的辅助力。右腿的上述定时是左腿的站立腿期和右腿的悬空腿期所包含的定时。具体而言,上述定时是用户向前方迈出悬空腿期的右腿的中途的定时,且包含于用户的重心从后方移向前方的过程。
在辅助装置100辅助用户的前进步行的情况下,使线110a1~110a4分别产生第一阈值以上的张力。图25的例子中的线110a1~110a4各自的张力的一例为100N。此外,第一阈值可以是用户能够认识到利用在线上产生的张力促进弯曲或伸展的动作的张力。第一阈值的例子为100N的40%即40N。在图25的例子中,辅助装置100对于线110a1~110a4,分别在线张力的产生期间使产生的线张力逐渐增加,在到达最大张力后使之逐渐减少。辅助装置100使线110a1~110a4各自产生的线张力的输入曲线形成凸曲线的波形。此外,在本例中,最大张力为100N。
辅助装置100为了辅助左腿的弯曲动作而在整个第一区间使线110a1连续地产生张力,所述第一区间例如是左腿的步行相位的40%以上且85%以下的期间。而且,辅助装置100在第一区间的至少一部分中使线110a1产生第一阈值以上的张力。在第一区间内,左腿从站立腿期转变到悬空腿期。在从站立腿期向悬空腿期转变时,左腿受到弯曲动作的辅助力,由此用户能够容易地抬起左腿,能够容易且可靠地步行。
另外,辅助装置100在作为第一区间以外的期间的第五区间中,在图25的例子中不使线110a1产生张力,但也可以产生张力。例如,辅助装置100可以在第五区间中使线110a1产生比第二阈值小的张力。第二阈值是比第一阈值小,例如用户不能认识到的张力。这样的第二阈值例如也可以是线110a1不会松弛的程度的张力。第二阈值的例子是第一阈值的0.2~0.4倍的值或10N。
此外,第一区间的开始定时可以是左腿的步行相位的35%以上且55%以下的期间所包含的定时。第一区间的结束定时可以是左腿的步行相位的80%以上且90%以下的期间所包含的定时。线张力成为最大张力的定时在图25的例子中是左腿的步行相位的65%的定时,但也可以是左腿的步行相位的60%以上且70%以下的期间所包含的定时。因此,第一区间可取左腿的步行相位的35%以上且90%以下的期间。
辅助装置100为了辅助左腿的伸展动作而在整个第二区间使线110a2连续地产生张力,所述第二区间例如是左腿的步行相位的75%以上且120%以下的期间。而且,辅助装置100在第二区间的至少一部分中使线110a2产生第一阈值以上的张力。在第二区间内,左腿从悬空腿期转变至站立腿期。在从悬空腿期向站立腿期转变时,左腿受到伸展动作的辅助力,由此用户能够使左腿稳定地着地,能够容易且可靠地步行。另外,辅助装置100在作为第二区间以外的期间的第六区间中,在图25的例子中不使线110a2产生张力,但也可以产生比第二阈值小的张力。
此外,第二区间的开始定时可以是左腿的步行相位的65%以上且90%以下的期间所包含的定时。第二区间的结束定时可以是左腿的步行相位的110%以上且125%以下的期间所包含的定时。线张力成为最大张力的定时在图25的例子中是左腿的步行相位的100%的定时,但也可以是左腿的步行相位的85%以上且100%以下的期间所包含的定时。因此,第二区间可取左腿的步行相位的65%以上且125%以下的期间,也即是左腿的步行相位的0%以上且25%以下的期间和左腿的步行相位的65%以上且小于100%的期间。
辅助装置100为了辅助右腿的弯曲动作而在整个第三区间使线110a3连续地产生张力,所述第三区间例如是右腿的步行相位的40%以上且85%以下的期间。而且,辅助装置100在第三区间的至少一部分中使线110a3产生第一阈值以上的张力。在第三区间内,右腿从站立腿期转变至悬空腿期。另外,辅助装置100在作为第三区间以外的期间的第七区间中,在图25的例子中不使线110a3产生张力,但也可以产生比第二阈值小的张力。
此外,第三区间的开始定时可以是右腿的步行相位的35%以上且55%以下的期间所包含的定时。第三区间的结束定时可以是右腿的步行相位的80%以上且90%以下的期间所包含的定时。线张力成为最大张力的定时在图25的例子中是右腿的步行相位的65%的定时,但也可以是右腿的步行相位的60%以上且70%以下的期间所包含的定时。因此,第三区间可取右腿的步行相位的35%以上且90%以下的期间。
辅助装置100为了辅助右腿的伸展动作而在整个第四区间使线110a4连续地产生张力,所述第四区间例如是右腿的步行相位的75%以上且120%以下的期间。而且,辅助装置100在第四区间的至少一部分中使线110a4产生第一阈值以上的张力。在第四区间内,右腿从悬空腿期转变至站立腿期。另外,辅助装置100在作为第四区间以外的期间的第八区间中,在图25的例子中不使线110a4产生张力,但也可以产生比第二阈值小的张力。
此外,第四区间的开始定时可以是右腿的步行相位的65%以上且90%以下的期间所包含的定时。第四区间的结束定时可以是右腿的步行相位的110%以上且125%以下的期间所包含的定时。线张力成为最大张力的定时在图25的例子中是右腿的步行相位的100%的定时,但也可以是右腿的步行相位的85%以上且100%以下的期间所包含的定时。因此,第四区间可取右腿的步行相位的65%以上且125%以下的期间,也即是右腿的步行相位的0%以上且25%以下的期间和右腿的步行相位的65%以上且小于100%的期间。
另外,如上所述,辅助装置100在与线张力的各输入曲线对应的整个期间中,使与该输入曲线对应的线连续地产生张力,但不限定于此。辅助装置100可以在与输入曲线对应的期间中暂时中断向线的张力的产生。在这样的情况下,辅助装置100向用户的腿赋予的负荷降低,用户因辅助装置100的作用而感到的负担降低。
考虑到从驱动控制部122向马达输出信号起到实际上线产生张力为止的时间延迟,图25所示的线张力的输入曲线被设定为,与期望的时间点相比,在步行相位提前数个百分比提升线的张力。例如,在图25的例子中,以在比期望的时间点提前约5%左右的定时提升线的张力的方式作成线张力的输入曲线。另外,关于弯曲的辅助,辅助装置100以弯曲的辅助在脚的脚后跟即将着地前结束的方式进行辅助。因此,考虑到线的张力的输出延迟,线张力的输入曲线被作成在各腿的步行相位的80%以上且90%以下的期间所包含的定时结束,以使得弯曲的辅助的结束在各腿的步行相位上成为大致100%的定时。
[3-3.辅助装置的第二模式的工作的说明]
以下说明辅助装置100的第二模式的工作。第二模式的工作是用户在把持物体的状态下向前方步行时辅助装置100辅助用户的步行的工作。例如,在图26中示出辅助把持物体的用户的前进步行的辅助装置100的工作的例子。图26示出辅助装置100对用户的左腿和右腿辅助弯曲动作和伸展动作中的任一个的例子。而且,辅助装置100将最大张力设为100N,一边使线张力变化一边产生线张力。在此,第二模式的工作,也即是把持物体的用户的前进步行的辅助是第一辅助的一例。
在辅助把持物体的用户的前进步行中的弯曲动作的情况下,与上述不把持物体的用户的情况下同样地,辅助装置100使左腿的线110a1和右腿的线110a3产生线张力。
在辅助左腿的伸展动作的情况下,辅助装置100在整个第二区间中使线110a2连续地产生张力,所述第二区间是左腿的步行相位的例如75%以上且120%以下的期间。而且,辅助装置100在第二区间的至少一部分中使线110a2产生第一阈值以上的线张力。另外,辅助装置100在作为第二区间以外的期间的第六区间的整个区间中,使线110a2连续地产生第二阈值以上且第四阈值以下的张力。第六区间中的线110a2的张力比第五区间中的线110a1的张力大,且比第一模式的工作中的第六区间中的线110a2的张力大。而且,辅助装置100在整个第二区间中使线110a2连续地产生比第六区间中的线张力大的张力。因此,在包含第二区间和第六区间的整个期间中,辅助装置100使线110a2连续地产生第二阈值以上的张力。此外,第四阈值是比线张力的最大张力小的值。第四阈值的例子是最大张力×0.6倍。
在辅助右腿的伸展动作的情况下,辅助装置100在整个第四区间中使线110a4连续地产生张力,所述第四区间是右腿的步行相位的例如75%以上且120%以下的期间。而且,辅助装置100在第四区间的至少一部分中使线110a4产生第一阈值以上的线张力。另外,辅助装置100在作为第四区间以外的期间的第八区间的整个区间中,使线110a4连续地产生第二阈值以上且第四阈值以下的张力。第八区间中的线110a4的张力比第七区间中的线110a3的张力大,且比第一模式的工作中的第八区间中的线110a4的张力大。而且,辅助装置100在整个第四区间中使线110a4连续地产生比第八区间中的线张力大的张力。因此,在包含第四区间和第八区间的整个期间中,辅助装置100使线110a4连续地产生第二阈值以上的张力。
根据上述内容,在辅助装置100辅助的整个期间中,使配置在用户的后部的线110a2和110a4产生第二阈值以上的张力。因此,用户在步行期间左右腿始终受到向后方牵拉的作用。另外,在用户将物体把持于身体的前部的情况下,用户的重心倾向于向前方移动。因此,在身体的前部把持物体的用户因线110a2和110a4的张力,在将重心维持在直立状态的重心位置的同时受到前进步行的作用。因此,用户能够以稳定的姿势步行。由此,用户能够以轻松的状态搬运物体。另外,在第五区间中,由于辅助左腿的弯曲的线110a1的张力小,所以在来自线110a1的张力的影响得到了抑制的状态下实现线110a2的张力的上述作用。另外,在第七区间中,由于辅助右腿的弯曲的线110a3的张力小,所以在来自线110a3的张力的影响得到了抑制的状态下实现线110a4的张力的上述作用。
[3-4.物体的把持状态下的辅助装置的工作的变形例]
在上述说明中,使用图26说明了辅助在把持物体的状态下进行前进步行的用户的辅助装置100的工作。为了抑制用户在前进步行期间脚的脚尖被绊到而绊倒,辅助装置100可以利用以下说明的线张力的输入曲线来工作。
首先,说明第三模式的工作,所述第三模式的工作是在把持物体的用户前进步行时抑制用户的绊倒的同时进行辅助的辅助装置100的一种工作。例如,在图27中示出第三模式的工作的例子。图27是示出在把持物体的用户前进步行时抑制用户的绊倒的同时进行辅助的辅助装置100的工作的一例的图。
如图27所示,辅助装置100对于辅助左腿的伸展动作的线110a2,在左腿的步行相位的第六区间中的与左腿的悬空腿期相当的期间中,不实质性产生线张力,也就是说,使线张力比第二阈值小。辅助装置100例如在第六区间中的与左腿的悬空腿期相当的左腿的步行相位的大于60%且小于75%的期间中,使线110a2的张力比第二阈值小。另外,辅助装置100例如在第六区间中的与左腿的站立腿期相当的左腿的步行相位的20%以上且60%以下的期间中,使线110a2连续地产生第二阈值以上且第四阈值以下的张力。
辅助装置100对于辅助右腿的伸展动作的线110a4,与上述线110a2的情况同样地工作。具体而言,辅助装置100在右腿的步行相位的第八区间中的与右腿的悬空腿期相当的期间中,使线110a4的张力比第二阈值小。辅助装置100例如在第八区间中的与右腿的悬空腿期相当的右腿的步行相位的大于60%且小于75%的期间中,使线110a4的张力比第二阈值小。另外,辅助装置100例如在第八区间中的与右腿的站立腿期相当的右腿的步行相位的20%以上且60%以下的期间中,使线110a4连续地产生第二阈值以上且第四阈值以下的张力。
根据上述内容,在除去第二区间的左腿的悬空腿期中,将线110a2的张力抑制为低或设为0,在除去第四区间的右腿的悬空腿期中,将线110a4的张力抑制为低或设为0,因此,用户容易抬起着地的腿,能够抑制抬起腿时使脚尖被地面或台阶绊到等情况的发生。另外,在左腿的悬空腿期中,辅助装置100向左腿赋予弯曲的辅助力,在右腿的悬空腿期中,辅助装置100向右腿赋予弯曲的辅助力。因此,用户更容易抬起腿。因此,辅助装置100能够抑制由绊倒导致的用户的绊倒。
接着,说明第四模式的工作,所述第四模式的工作是在把持物体的用户的前进步行时抑制绊倒的同时进行辅助的辅助装置100的一种工作。例如,在图28中示出第四模式的工作的例子。图28是示出辅助把持物体的用户的前进步行的辅助装置100的工作的另一例的图。如图28所示,辅助装置100使辅助左腿的伸展动作的线110a2在左腿的步行相位的整个第六区间中连续地产生第二阈值以上且第四阈值以下的线张力。另外,辅助装置100使辅助右腿的伸展动作的线110a4在右腿的步行相位的整个第八区间中连续地产生第二阈值以上且第四阈值以下的线张力。
进一步,辅助装置100使辅助左腿的弯曲动作的线110a1在左腿的步行相位的整个第五区间中连续地产生第二阈值以上且第四阈值以下的线张力。第五区间中的线110a1的张力比第一模式的工作中的第五区间中的线110a1的张力大。因此,用户在转向第一区间中的弯曲动作时,容易抬起左腿。
另外,辅助装置100使辅助右腿的弯曲动作的线110a3在右腿的步行相位的整个第七区间中连续地产生第二阈值以上且第四阈值以下的线张力。第七区间中的线110a3的张力比第一模式的工作中的第七区间中的线110a3的张力大。因此,用户在转向第三区间中的弯曲动作时,容易抬起右腿。
根据上述内容,辅助装置100在整个辅助期间中使线110a1~110a4分别连续地产生第二阈值以上的张力。而且,辅助装置100使进行从站立腿期移向悬空腿期的弯曲动作之前的左腿和右腿各自的线110a1和110a3产生张力,由此在进行该弯曲动作时用户容易抬起腿,能够抑制用户绊到脚尖而绊倒。因此,辅助装置100能够抑制由绊到导致的用户的绊倒。在此,在整个辅助期间中使线110a1~110a4分别连续地产生第二阈值以上的张力的辅助,也即是第四模式的工作是第四辅助的一例。
另外,辅助装置100不仅辅助在把持物体的状态下前进步行的用户,也可以辅助静止状态下的用户抬起物体的动作。辅助这样的静止状态下的用户抬起物体的动作的辅助装置100的工作是第五模式的工作。在此,第五模式的工作是第三辅助的一例。在第五模式的工作中,辅助装置100辅助伸展动作而不辅助左腿和右腿的弯曲动作。用户在抬起前方的物体时,从前屈的状态或蹲下的状态转变为直立状态。用户通过从辅助装置100受到使双腿伸展的辅助力而容易进行上述转变。
在进行辅助时,辅助装置100使线110a2和110a4在相同的定时产生比第三阈值大的张力。第三阈值是比第一阈值和第二阈值大的值。第三阈值的例子为60N。辅助用户抬起物体的动作的线110a2和110a4的张力可以比辅助在把持物体的状态下前进步行的用户的线110a2和110a4的张力大。此外,线110a2和110a4的张力产生定时可以彼此错开。另外,相同的定时不仅包含多个定时完全相同的情形,也包含多个定时存在差异即时间差的情形。上述辅助装置100能够辅助用户的从物体的抬起到物体的搬运的一系列动作。
在实施方式和变形例中的辅助装置的各工作中,辅助弯曲和伸展动作时的线张力的输入曲线和最大张力在哪一条线中都相同,但不限于此。由于髋关节的力臂和腿的长度因用户的不同而不同,所以即使在向相同的线赋予了相同的张力的情况下,髋关节受到的辅助转矩也因用户的不同而不同。此外,辅助转矩通过线张力×力臂而求出。因此,可以根据用户向线赋予不同的张力。胖的用户的髋关节的力臂比瘦的用户大。因此,例如,可以在腹围100cm以上的胖的用户的情况下将线的最大张力设为60N,在腹围70cm以下的瘦的用户的情况下将线的最大张力设为120N。由此,胖的用户和瘦的用户受到的辅助转矩可成为同等。
另外,可以根据用户的腿的长度变更线张力。在弯曲和伸展动作的辅助中,由于腿长的用户受到很大的线的张力的纵向即上下方向的分力,所以可以减小对于腿长的用户的线的张力。这样,通过根据每个用户的体型和腿的长度调整线张力,能够向用户提供合理的辅助转矩。
另外,将用户的腿的前后的线张力设为相同,但不限于此。例如,可以使配置于腿的前侧的线的张力比配置于腿的后侧的线的张力大。由于后侧的线经由用户的臀部,所以用户的后侧的力臂变得比前侧大,由此,在用户的后侧作用于髋关节的辅助转矩比用户的前侧大。因此,通过进一步增大前侧的线的张力,辅助装置能够在用户的前后平衡性好地进行弯曲和伸展动作的辅助。
辅助弯曲和伸展动作时的线张力的产生期间在哪一条线都设为相同,但不限于此。例如,在图25的例子中,在同一条腿上,辅助弯曲动作的线张力的产生期间与辅助伸展动作的线张力的产生期间重叠,但也可以缩短任一方的产生期间以使得重叠期间变短。特别是,也可以调节产生期间,以使得在两个产生期间之间产生第一阈值以上的线张力的期间不重叠。图26~图28的例子也同样如此。由此,能够抑制用户因同时感觉到弯曲和伸展动作的辅助而导致的混乱。另外,两个产生期间的关系可以根据用户的弯曲和伸展动作的能力决定。
另外,在图25~图28中,线张力的输入曲线的波形设为凸曲线的波形,但不限于此。此外,图25~图28所示的输入曲线的波形是通过实验得到的波形,并且是用户能够有效且舒适地感觉到辅助装置100的辅助的好处的波形。线张力的输入曲线例如可以使用矩形波、梯形波、三角波或高斯波形等作成。在矩形波的情况下,辅助装置100在线张力的整个产生期间连续地产生最大张力。在梯形波的情况下,辅助装置100在线张力的产生期间的除去初期和终期的整个期间中连续地产生最大张力。在用矩形和梯形等四方形的波形作成输入曲线的情况下,有时会发生线张力的急剧上升或急剧下降。这样的张力变化有可能给用户带来辅助的不适感。因此,例如,在将输入曲线的波形设为三角波的情况下,可以将到最大张力为止的线张力的上升设为逐渐变化的缓和的上升。由此,辅助装置100能够慎重地辅助用户的腿,并且也能够降低由线张力的急剧变化导致的用户的跌倒等危险性。
另外,在实际的人的步行中,腿产生的弯曲和伸展转矩平滑且连续地变化。因此,输入曲线的波形可以应用高斯波形。高斯波形例如可以是通过使用下述的式1所示的高斯函数将多个高斯函数加在一起即叠加而作成的波形。此时,找出多个高斯函数的叠加方法中的与实际人步行时的腿的转矩的波形最接近的叠加方法,应用于输入曲线的波形的生成。找出这样的方法也称为高斯拟合。由此,由于能够以与人的步行接近的形式赋予辅助转矩,所以能够进行更自然的辅助。
具体而言,高斯函数具有μ、σ的变量(也称为参数)对,通过这两个参数来决定高斯函数的波形。通过μ决定表示高斯函数的波峰的时间,利用σ决定高斯函数的波的宽度。因此,通过两个参数的各种组合,可生成各种高斯函数。
将人的步行时的腿上产生的转矩的振幅乘以高斯函数得到的函数,形成将横轴设为时间(单位:秒)、将纵轴设为转矩(单位:Nm)的波形。振幅的例子是人步行时的腿的最大转矩,例如为20Nm等。并且,找出了将多个高斯函数叠加而与实际的人步行时的腿的转矩和时间的波形最接近的叠加方法。此时,使用各种具有两个参数μ、σ的n个高斯函数f1(x)、f2(x)、…、fn(x),对实际的人的步行数据进行高斯拟合,由此能够得到高斯函数。此外,通过将所得到的多个高斯函数叠加而得到新的高斯函数。通过调整该新的高斯函数的两个参数μ、σ,能够作成线张力的输入曲线。
另外,图13~图21所示的变形例涉及的辅助装置200的工作也与实施方式涉及的辅助装置100同样。关于上述各工作,辅助装置200对第一线110a1的线张力的控制和对第五线110a5的线张力的控制与辅助装置100对线110a1的线张力的控制同样。辅助装置200对第二线110a2的线张力的控制和对第六线110a6的线张力的控制与辅助装置100对线110a2的线张力的控制同样。辅助装置200对第三线110a3的线张力的控制和对第七线110a7的线张力的控制与辅助装置100对线110a3的线张力的控制同样。辅助装置200对第四线110a4的线张力的控制和对第八线110a8的线张力的控制与辅助装置100对线110a4的线张力的控制同样。
辅助装置200在辅助弯曲或伸展动作时,使同一条腿的两条线在相同的定时产生张力。因此,辅助装置200使第一线110a1产生的最大张力和使第五线110a5产生的最大张力可以与辅助装置100使线110a1产生的最大张力不同,例如,可以比辅助装置100使线110a1产生的最大张力小。辅助装置200使第二线110a2产生的最大张力和使第六线110a6产生的最大张力可以与辅助装置100使线110a2产生的最大张力不同,例如,可以比辅助装置100使线110a2产生的最大张力小。
辅助装置200使第三线110a3产生的最大张力和使第七线110a7产生的最大张力可以与辅助装置100使线110a3产生的最大张力不同,例如,可以比辅助装置100使线110a3产生的最大张力小。辅助装置200使第四线110a4产生的最大张力和使第八线110a8产生的最大张力可以与辅助装置100使线110a4产生的最大张力不同,例如,可以比辅助装置100使线110a4产生的最大张力小。
辅助装置200使第一线110a1产生的最大张力和使第五线110a5产生的最大张力与辅助装置100使线110a1产生的最大张力的关系根据辅助装置200的第一线110a1延伸的方向相对于辅助装置100的线110a1延伸的方向形成的角度以及辅助装置200的第五线110a5延伸的方向相对于辅助装置100的线110a1延伸的方向形成的角度而变化,并能够根据这些角度决定。辅助装置200使第二线110a2产生的最大张力和使第六线110a6产生的最大张力与辅助装置100使线110a2产生的最大张力的关系根据辅助装置200的第二线110a2延伸的方向相对于辅助装置100的线110a2延伸的方向形成的角度以及辅助装置200的第六线110a6延伸的方向相对于辅助装置100的线110a2延伸的方向形成的角度而变化,并能够根据这些角度决定。辅助装置200使第三线110a3产生的最大张力和使第七线110a7产生的最大张力与辅助装置100使线110a3产生的最大张力的关系根据辅助装置200的第三线110a3延伸的方向相对于辅助装置100的线110a3延伸的方向形成的角度以及辅助装置200的第七线110a7延伸的方向相对于辅助装置100的线110a3延伸的方向形成的角度而变化,并能够根据这些角度决定。辅助装置200使第四线110a4产生的最大张力和使第八线110a8产生的最大张力与辅助装置100使线110a4产生的最大张力的关系根据辅助装置200的第四线110a4延伸的方向相对于辅助装置100的线110a4延伸的方向形成的角度、以及辅助装置200的第八线110a8延伸的方向相对于辅助装置100的线110a4延伸的方向形成的角度而变化,并能够根据这些角度决定。
在此,相同的定时不仅包含多个定时完全相同的情形,也包含多个定时存在差异即时间差的情形。上述差异以步行相位的值计,既可以小于10%,也可以是5%以内。例如,差异为5%以内的情况下的例子是在多个定时的步行相位的值的平均值±5%以内的步行相位的值的范围内包含全部的定时的步行相位的值。
另外,辅助装置100也可以根据用户装戴辅助装置100的时期,变更使线产生的最大张力。例如,在用户穿着单薄的夏天,与用户穿着厚实的冬天相比,用户的力臂变小。由此,即使辅助装置100向线赋予相同的张力,在夏天用户的腿受到的转矩也比冬天小。因此,例如,与冬天相比,辅助装置100可以在夏天将赋予给各线的张力增加至1.2倍等。
[4.实施例]
对于使用实施方式涉及的辅助装置100进行的辅助工作,进行了对三个模式的工作进行比较验证的实验。比较的工作是第一模式的工作、第二模式的工作以及新的第六模式的工作。
在第六模式的工作中,与第一模式的工作和第二模式的工作同样地,辅助装置100对线110a1和110a3控制线张力。另外,辅助装置100使线110a2和110a4,在整个辅助的期间连续地产生最大张力。因此,辅助装置100的装戴者在整个辅助期间双腿始终持续受到强的伸展动作的辅助力。
另外,在第二模式的工作中,在左腿的步行相位的第六区间中,将使线110a2产生的张力设为最大张力的20%。另外,在右腿的步行相位的第八区间中,将使线110a4产生的张力设为最大张力的20%。而且,在第一模式的工作、第二模式的工作以及第六模式的工作中,将使线110产生的最大张力设为100N。
对A~D这四名被试验者进行了实验。此外,被试验者A、C以及D为男性,被试验者B为女性。装戴了辅助装置100的被试验者A~D全员在用双手将行李把持在身体的前部的同时进行前进步行时,受到第一模式的工作、第二模式的工作以及第六模式的工作这三种辅助中的每一个。而且,被试验者A~D从三个模式的工作中选择一个能够最轻松地步行的最佳的工作。该选择结果如下述表1所示。根据下述表1,可以说第二模式的工作能够对在把持行李的同时前进步行的装戴者有效地辅助步行。另外,可以说第一模式的工作也能够有效地辅助装戴者的前进步行本身。
被实验者 第一模式 第二模式 第六模式
A 最佳
B 最佳
C 最佳
D 最佳
表1:各模式的辅助工作的评价结果
[5.其他]
以上,基于实施方式和变形例说明了一个或多个技术方案涉及的辅助装置等,但本公开不限定于实施方式和变形例。只要不脱离本公开的宗旨,对本实施方式和变形例实施了本领域的技术人员能够想到的各种变形而得到实施方式、以及组合不同的实施方式和变形例中的构成要素而构成的实施方式均包括在一个或多个方式的范围内。
例如,在实施方式和变形例涉及的辅助装置中,控制部120使马达工作而使线产生张力的定时、以及与张力的输入曲线相关的步行相位的数值不限定于实施方式和变形例记载的数值。上述定时和与张力的输入曲线相关的步行相位的数值可以相对于实施方式和变形例记载的数值具有差异,例如,在步行相位可以具有数个百分比的差异。
在实施方式和变形例涉及的辅助装置中,在每一条线上设置有马达,但不限定于此,也可以在多条线上连接一个马达。例如,在辅助装置200中,可以是一个马达牵拉线110a1和104a5。也就是说,辅助装置200也可以以对两条线设置一个马达的方式例如具备四个马达。
在实施方式和变形例涉及的辅助装置中,将上半身带111与膝带112a和112b连接的线的数量为四条或八条。也就是说,在一条膝带上连接有两条或四条线。然而,与一条膝带连接的线的数量不限定于此。与一条膝带连接的线的数量可以是两条以上的任意数量。例如,与膝带的前部连接的线的数量、和与后部连接的线的数量可以不同。
本公开能够应用于赋予与用户的状态相应的辅助的装置。

Claims (24)

1.一种辅助装置,具备:
上半身带,装戴于用户的上半身;
左膝带,装戴于所述用户的左膝;
右膝带,装戴于所述用户的右膝;
第一线,在所述用户的前部将所述上半身带与所述左膝带连接;
第二线,在所述用户的后部将所述上半身带与所述左膝带连接;
第三线,在所述用户的前部将所述上半身带与所述右膝带连接;
第四线,在所述用户的后部将所述上半身带与所述右膝带连接;以及至少一个马达,
在辅助把持物品的所述用户的步行的第一辅助的情况下,
所述至少一个马达,
在所述用户的左腿的步行相位的35%以上且90%以下的第一区间中,使所述第一线产生第一阈值以上的张力,
在所述左腿的步行相位的0%以上且25%以下以及所述左腿的步行相位的65%以上且小于100%的第二区间中,使所述第二线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述用户的右腿的步行相位的35%以上且90%以下的第三区间中,使所述第三线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述右腿的步行相位的0%以上且25%以下以及所述右腿的步行相位的65%以上且小于100%的第四区间中,使所述第四线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述左腿的步行相位中除去所述第一区间的第五区间中,使所述第一线产生比第二阈值小的张力,
在所述左腿的步行相位中除去所述第二区间的第六区间中,使所述第二线产生所述第二阈值以上的张力,
在所述右腿的步行相位中除去所述第三区间的第七区间中,使所述第三线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述右腿的步行相位中除去所述第四区间的第八区间中,使所述第四线产生所述第二阈值以上的张力,
所述第一阈值比所述第二阈值大。
2.根据权利要求1所述的辅助装置,
在所述第一区间中,所述左腿从站立腿期向悬空腿期转变,
在所述第二区间中,所述左腿从悬空腿期向站立腿期转变,
在所述第三区间中,所述右腿从站立腿期向悬空腿期转变,
在所述第四区间中,所述右腿从悬空腿期向站立腿期转变。
3.根据权利要求1所述的辅助装置,
所述第五区间的所述第一线的张力比所述第六区间的所述第二线的张力小,
所述第七区间的所述第三线的张力比所述第八区间的所述第四线的张力小。
4.根据权利要求1所述的辅助装置,
在辅助没有把持物品的所述用户的步行的第二辅助的情况下,
所述至少一个马达,
在所述第五区间中,使所述第一线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述第六区间中,使所述第二线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述第七区间中,使所述第三线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述第八区间中,使所述第四线产生比所述第二阈值小的张力,
所述第二辅助时的所述第六区间的所述第二线的张力比所述第一辅助时的所述第六区间的所述第二线的张力小,
所述第二辅助时的所述第八区间的所述第四线的张力比所述第一辅助时的所述第八区间的所述第四线的张力小。
5.根据权利要求1所述的辅助装置,
在辅助所述用户抬起物品的第三辅助的情况下,
所述至少一个马达,
使所述第二线和所述第四线产生比第三阈值大的张力,
所述第三阈值比所述第一阈值和所述第二阈值大。
6.根据权利要求1所述的辅助装置,
在降低把持物品的所述用户的绊倒的可能性且辅助所述用户的步行的第四辅助的情况下,
所述至少一个马达,
在所述第五区间中,使所述第一线产生所述第二阈值以上的张力,
在所述第六区间中,使所述第二线产生所述第二阈值以上的张力,
在所述第七区间中,使所述第三线产生所述第二阈值以上的张力,
在所述第八区间中,使所述第四线产生所述第二阈值以上的张力。
7.根据权利要求1所述的辅助装置,
所述至少一个马达包括第一马达、第二马达、第三马达以及第四马达,
所述第一线的第一端固定于所述左膝带,且所述第一线的第二端固定于所述第一马达,
所述第二线的第一端固定于所述左膝带,且所述第二线的第二端固定于所述第二马达,
所述第三线的第一端固定于所述右膝带,且所述第三线的第二端固定于所述第三马达,
所述第四线的第一端固定于所述右膝带,且所述第四线的第二端固定于所述第四马达。
8.根据权利要求1所述的辅助装置,还具备:
第五线,将所述上半身带与所述左膝带连接,且在所述用户的前部在与所述第一线延伸的方向交叉的方向上延伸;
第六线,将所述上半身带与所述左膝带连接,且在所述用户的后部在与所述第二线延伸的方向交叉的方向上延伸;
第七线,将所述上半身带与所述右膝带连接,且在所述用户的前部在与所述第三线延伸的方向交叉的方向上延伸;以及
第八线,将所述上半身带与所述右膝带连接,且在所述用户的后部在与所述第四线延伸的方向交叉的方向上延伸,
在所述第一辅助的情况下,
所述至少一个马达,
在所述第一区间中,使所述第一线和所述第五线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述第二区间中,使所述第二线和所述第六线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述第三区间中,使所述第三线和所述第七线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述第四区间中,使所述第四线和所述第八线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述第五区间中,使所述第一线和所述第五线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述第六区间中,使所述第二线和所述第六线产生所述第二阈值以上的张力,
在所述第七区间中,使所述第三线和所述第七线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述第八区间中,使所述第四线和所述第八线产生所述第二阈值以上的张力。
9.根据权利要求1所述的辅助装置,
所述左腿的步行相位的50%的时间点与所述右腿的步行相位的0%的时间点对应,
所述右腿的步行相位的50%的时间点与所述左腿的步行相位的0%的时间点对应。
10.根据权利要求1所述的辅助装置,
还具备控制电路和存储器,
所述存储器记录用于控制所述至少一个马达的程序,
所述控制电路基于所述程序控制所述至少一个马达。
11.根据权利要求10所述的辅助装置,
还具备检测所述用户的步行周期的传感器,
所述控制电路基于所述传感器的传感器值,算出所述左腿的步行相位和所述右腿的步行相位。
12.根据权利要求10所述的辅助装置,
还具备接口装置,
所述控制电路经由所述接口装置受理包含所述第一辅助的辅助方法的选择,
基于所述辅助方法控制所述至少一个马达。
13.一种辅助方法,是使用设置于用户的多条线辅助所述用户的移动的辅助方法,
所述多条线中的第一线在所述用户的前部将装戴于所述用户的上半身的上半身带与装戴于所述用户的左膝的左膝带连接,
所述多条线中的第二线在所述用户的后部将所述上半身带与所述左膝带连接,
所述多条线中的第三线在所述用户的前部将所述上半身带与装戴于所述用户的右膝的右膝带连接,
所述多条线中的第四线在所述用户的后部将所述上半身带与所述右膝带连接,
所述辅助方法包括:
在辅助把持物品的所述用户的步行的第一辅助的情况下,
在所述用户的左腿的步行相位的35%以上且90%以下的第一区间中,使所述第一线产生第一阈值以上的张力,
在所述左腿的步行相位的0%以上且25%以下以及所述左腿的步行相位的65%以上且小于100%的第二区间中,使所述第二线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述用户的右腿的步行相位的35%以上且90%以下的第三区间中,使所述第三线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述右腿的步行相位的0%以上且25%以下以及所述右腿的步行相位的65%以上且小于100%的第四区间中,使所述第四线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述左腿的步行相位中除去所述第一区间的第五区间中,使所述第一线产生比第二阈值小的张力,
在所述左腿的步行相位中除去所述第二区间的第六区间中,使所述第二线产生所述第二阈值以上的张力,
在所述右腿的步行相位中除去所述第三区间的第七区间中,使所述第三线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述右腿的步行相位中除去所述第四区间的第八区间中,使所述第四线产生所述第二阈值以上的张力,
所述第一阈值比所述第二阈值大,
所述第一线~所述第四线的张力通过控制电路控制的至少一个马达调节。
14.根据权利要求13所述的辅助方法,
在所述第一区间中,所述左腿从站立腿期向悬空腿期转变,
在所述第二区间中,所述左腿从悬空腿期向站立腿期转变,
在所述第三区间中,所述右腿从站立腿期向悬空腿期转变,
在所述第四区间中,所述右腿从悬空腿期向站立腿期转变。
15.根据权利要求13所述的辅助方法,
所述第五区间的所述第一线的张力比所述第六区间的所述第二线的张力小,
所述第七区间的所述第三线的张力比所述第八区间的所述第四线的张力小。
16.根据权利要求13所述的辅助方法,包括:
在辅助没有把持物品的所述用户的步行的第二辅助的情况下,
在所述第五区间中,使所述第一线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述第六区间中,使所述第二线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述第七区间中,使所述第三线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述第八区间中,使所述第四线产生比所述第二阈值小的张力,
所述第二辅助时的所述第六区间的所述第二线的张力比所述第一辅助时的所述第六区间的所述第二线的张力小,
所述第二辅助时的所述第八区间的所述第四线的张力比所述第一辅助时的所述第八区间的所述第四线的张力小。
17.根据权利要求13所述的辅助方法,包括:
在辅助所述用户抬起物品的第三辅助的情况下,
使所述第二线和所述第四线产生比第三阈值大的张力,
所述第三阈值比所述第一阈值和所述第二阈值大。
18.根据权利要求13所述的辅助方法,包括:
在降低把持物品的所述用户的绊倒的可能性且辅助所述用户的步行的第四辅助的情况下,
在所述第五区间中,使所述第一线产生所述第二阈值以上的张力,
在所述第六区间中,使所述第二线产生所述第二阈值以上的张力,
在所述第七区间中,使所述第三线产生所述第二阈值以上的张力,
在所述第八区间中,使所述第四线产生所述第二阈值以上的张力。
19.根据权利要求13所述的辅助方法,
所述第一线的第一端固定于所述左膝带,且所述第一线的第二端固定于所述至少一个马达中的第一马达,
所述第二线的第一端固定于所述左膝带,且所述第二线的第二端固定于所述至少一个马达中的第二马达,
所述第三线的第一端固定于所述右膝带,且所述第三线的第二端固定于所述至少一个马达中的第三马达,
所述第四线的第一端固定于所述右膝带,且所述第四线的第二端固定于所述至少一个马达中的第四马达。
20.根据权利要求13所述的辅助方法,
所述多条线还包括:
第五线,将所述上半身带与所述左膝带连接,且在所述用户的前部在与所述第一线延伸的方向交叉的方向上延伸;
第六线,将所述上半身带与所述左膝带连接,且在所述用户的后部在与所述第二线延伸的方向交叉的方向上延伸;
第七线,将所述上半身带与所述右膝带连接,且在所述用户的前部在与所述第三线延伸的方向交叉的方向上延伸;以及
第八线,将所述上半身带与所述右膝带连接,且在所述用户的后部在与所述第四线延伸的方向交叉的方向上延伸,
所述辅助方法包括:
在所述第一辅助的情况下,
在所述第一区间中,使所述第一线和所述第五线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述第二区间中,使所述第二线和所述第六线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述第三区间中,使所述第三线和所述第七线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述第四区间中,使所述第四线和所述第八线产生所述第一阈值以上的张力,
在所述第五区间中,使所述第一线和所述第五线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述第六区间中,使所述第二线和所述第六线产生所述第二阈值以上的张力,
在所述第七区间中,使所述第三线和所述第七线产生比所述第二阈值小的张力,
在所述第八区间中,使所述第四线和所述第八线产生所述第二阈值以上的张力。
21.根据权利要求13所述的辅助方法,
所述左腿的步行相位的50%的时间点与所述右腿的步行相位的0%的时间点对应,
所述右腿的步行相位的50%的时间点与所述左腿的步行相位的0%的时间点对应。
22.根据权利要求13所述的辅助方法,包括:
取得检测所述用户的步行周期的传感器的传感器值,
基于所述传感器值算出所述左腿的步行相位和所述右腿的步行相位。
23.根据权利要求13所述的辅助方法,
经由接口装置受理包含所述第一辅助的辅助方法的选择,
基于所述辅助方法,使所述第一线~所述第四线产生张力。
24.一种程序,使计算机执行对至少一个马达进行控制的处理,所述至少一个马达使设置于用户的多条线产生张力,
在此,所述多条线中的第一线在所述用户的前部将装戴于所述用户的上半身的上半身带与装戴于所述用户的左膝的左膝带连接,
所述多条线中的第二线在所述用户的后部将所述上半身带与所述左膝带连接,
所述多条线中的第三线在所述用户的前部将所述上半身带与装戴于所述用户的右膝的右膝带连接,
所述多条线中的第四线在所述用户的后部将所述上半身带与所述右膝带连接,
所述程序使所述计算机执行:
在辅助把持物品的所述用户的步行的情况下,
在所述用户的左腿的步行相位的35%以上且90%以下的第一区间中,使所述至少一个马达在所述第一线上产生第一阈值以上的张力,
在所述左腿的步行相位的0%以上且25%以下以及所述左腿的步行相位的65%以上且小于100%的第二区间中,使所述至少一个马达在所述第二线上产生所述第一阈值以上的张力,
在所述用户的右腿的步行相位的35%以上且90%以下的第三区间中,使所述至少一个马达在所述第三线上产生所述第一阈值以上的张力,
在所述右腿的步行相位的0%以上且25%以下以及所述右腿的步行相位的65%以上且小于100%的第四区间中,使所述至少一个马达在所述第四线上产生所述第一阈值以上的张力,
在所述左腿的步行相位中除去所述第一区间的第五区间中,使所述至少一个马达在所述第一线上产生比第二阈值小的张力,
在所述左腿的步行相位中除去所述第二区间的第六区间中,使所述至少一个马达在所述第二线上产生所述第二阈值以上的张力,
在所述右腿的步行相位中除去所述第三区间的第七区间中,使所述至少一个马达在所述第三线上产生比所述第二阈值小的张力,
在所述右腿的步行相位中除去所述第四区间的第八区间中,使所述至少一个马达在所述第四线上产生所述第二阈值以上的张力,
所述第一阈值比所述第二阈值大。
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