CN109718063B - 辅助装置、辅助方法以及程序 - Google Patents
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Abstract
一种辅助装置、辅助方法以及程序。辅助装置具备将上半身带与左右的膝带连接的线(110)和马达(114)。所述马达为了促使把持物品的用户的步行的第一辅助的执行,使第二线(110a2)以及第四线(110a4)产生第三阈值以上的张力,使所述第二线以及第三线(110a3)产生所述第三阈值以上的张力,使第一线(110a1)以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,在上述动作的执行中接受到了执行决定时,为了表示所述第一辅助的执行决定,使所述第二线以及所述第四线产生第四阈值以上的张力,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力。
Description
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装备。该辅助装备具备:配设在大腿上的大腿连杆、约束大腿连杆的大腿拘束带、配设在小腿上的小腿连杆、约束小腿连杆的小腿拘束带、改变大腿连杆和小腿连杆之间的角度的膝部辅助马达。专利文献2公开了包括具有工作构件的致动器的柔性外骨骼套装(softexosuit)。柔性外骨骼套装通过致动器的动作,产生绕装戴柔性外骨骼套装的用户的关节的力矩,来辅助用户的动作。
现有技术文献
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,根据是否拿着行李等物品等的用户的状态,需要变更对用户的动作的辅助,但是在专利文献1以及2中没有记载对于上述的具体的应对方法。
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。
本公开的非限定性且例示的一个技术方案涉及的辅助装置具备:上半身带,其装戴于用户的上半身;左膝带,其装戴于所述用户的左膝;右膝带,其装戴于所述用户的右膝;第一线,其在所述用户的前部将所述上半身带和所述左膝带连接;第二线,其在所述用户的后部将所述上半身带和所述左膝带连接;第三线,其在所述用户的前部将所述上半身带和所述右膝带连接;第四线,其在所述用户的后部将所述上半身带和所述右膝带连接;至少一个马达;以及控制电路,在对把持物品的所述用户的步行进行辅助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,在所述第一辅助的执行决定前,所述至少一个马达执行促使所述第一辅助的执行的工作a1~工作a3,在所述工作a1中,使所述第二线以及所述第四线产生第三阈值以上的张力,在所述工作a2中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作a3中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,所述控制电路在所述工作a1~所述工作a3的执行中受理了所述第一辅助的执行决定时,在所述第一辅助执行前,所述至少一个马达执行表示所述第一辅助的执行决定的工作a4~工作a6,在所述工作a4中,使所述第二线以及所述第四线产生第四阈值以上的张力,在所述工作a5中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,在所述工作a6中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大,所述第四阈值比所述第三阈值大。
本公开的非限定且例示的一个技术方案涉及的辅助方法,是使用设置于用户的多条线对所述用户的移动进行辅助的辅助方法,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所述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:在对把持物品的所述用户的步行进行辅助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,在所述第一辅助的执行决定前,执行促使所述第一辅助的执行的工作a1~工作a3,在所述工作a1中,使所述第二线以及所述第四线产生第三阈值以上的张力,在所述工作a2中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作a3中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作a1~所述工作a3的执行中受理了所述第一辅助的执行决定时,在所述第一辅助执行前,执行表示所述第一辅助的执行决定的工作a4~工作a6,在所述工作a4中,使所述第二线以及所述第四线产生第四阈值以上的张力,在所述工作a5中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,在所述工作a6中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大,所述第四阈值比所述第三阈值大,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。
本公开的非限定性且例示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:在对把持物品的所述用户的步行进行辅助的情况下,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,使所述至少一个马达在所述第一线山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65%以上且小于100%的第二区间中,使所述至少一个马达对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,在所述第一辅助的执行决定前,使所述至少一个马达执行促使所述第一辅助的执行的工作a1~工作a3,在所述工作a1中,使所述第二线以及所述第四线产生第三阈值以上的张力,在所述工作a2中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作a3中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作a1~所述工作a3的执行中,在受理了所述第一辅助的执行决定时,使所述至少一个马达在所述第一辅助执行前执行表示所述第一辅助的执行决定的工作a4~工作a6,在所述工作a4中,使所述第二线以及所述第四线产生第四阈值以上的张力,在所述工作a5中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,在所述工作a6中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大,所述第四阈值比所述第三阈值大。
此外,上述的总括性或者具体的技术方案既可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的记录盘等记录介质来实现,也可以通过系统、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。计算机可读取的记录介质例如包括CD-ROM(CompactDisc-ReadOnlyMemory)等非易失性的记录介质。
根据本公开涉及的辅助装置等,能够赋予与用户的状态对应的辅助。从说明书及附图中可知晓本公开的一个方案的进一步的益处及优点。该优点和/或效果通过几个实施方式和说明书以及附图中记载的特征分别提供,但是无需为了获得一个或者一个以上的同一特征而提供所有的特征。
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的辅助装置以及用户的后视图。
图3是示出实施方式涉及的辅助装置的功能性结构的框图。
图4是示意性地示出图1的辅助装置的各结构要素的配置的图。
图5A是示出辅助装置辅助的用户的右腿的动作例的图。
图5B是示出辅助装置辅助的用户对物体的抬起动作例的图。
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是示出接触传感器和用户的手之间的关系的图。
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的辅助装置以及用户的主视图。
图15是图13的辅助装置以及用户的后视图。
图16是示意性地示出图13的辅助装置的各结构要素的配置的图。
图17是示出图13的辅助装置的功能性结构的框图。
图18是示出图13的辅助装置中的线的配置的一变形例的图。
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变形例的图。
图21是图13的辅助装置中的线的配置的一变形例的图。
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的流程的一例的流程图。
图25是示出辅助未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是示出辅助静止状态的用户的物体的抬起的辅助装置的工作的例子的图。
图28是示出辅助装置进行的校准工作的流程的一例的流程图。
图29A是示出辅助装置进行的通常步行模式的明示工作的一例的图。
图29B是示出辅助装置进行的通常步行模式的执行决定的明示工作的一例的图。
图30A是示出辅助装置进行的搬运步行模式的明示工作的一例的图。
图30B是示出辅助装置进行的搬运步行模式的执行决定的明示工作的一例的图。
图31A是示出辅助装置进行的抬起模式的明示工作的一例的图。
图31B是示出辅助装置进行的抬起模式的执行决定的明示工作的一例的图。
图32A是示出辅助装置进行的校准模式的明示工作的一例的图。
图32B是示出辅助装置进行的校准模式的执行决定的明示工作的一例的图。
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“背景技术”中列举的专利文献1及2所记载的技术,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,对于拿着行李等物品的用户的辅助方法需要与对于没有拿着物品的用户的辅助方法不同。
首先,本发明人研究了通过经由线对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,将辅助装置设为在用户的左腿的髋关节的前面、用户的左腿的髋关节的后面、用户的右腿的髋关节的前面、用户的右腿的髋关节的后面分别具备线的结构。进而,本发明人设为将这些线连接到装戴于用户的上半身带以及左膝带或者右膝带的结构,由此,设为这些线装戴于用户的结构。这样,本发明人设计了简易的结构的辅助装置。
例如,专利文献1公开了包含安装在大腿的侧部的棒状的大腿连杆、和安装在小腿的侧部的棒状的小腿连杆的辅助装备。连接于大腿连杆以及小腿连杆的膝部辅助马达被驱动,以变更大腿连杆以及小腿连杆形成的角度,由此,辅助装备辅助用户的膝的屈伸动作。用户的右腿的侧部以及用户的左腿的侧部分别安装有大腿连杆、小腿连杆以及膝部辅助马达,因此专利文献1的辅助装备对用户来说是大规模的结构。因此,辅助装备给用户带来的负担变大。
在专利文献2中,通过配置于用户的大腿的前部的线缆向装戴于用户的从腰到大腿以及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以及2未公开对应于用户的状态的辅助方法的细节。因此,本发明人如下这样设计出了使用上述的简易的结构的辅助装置赋予对应于用户的状态的辅助的技术。
本公开的一个技术方案涉及的辅助装置具备:上半身带,其装戴于用户的上半身;左膝带,其装戴于所述用户的左膝;右膝带,其装戴于所述用户的右膝;第一线,其在所述用户的前部将所述上半身带和所述左膝带连接;第二线,其在所述用户的后部将所述上半身带和所述左膝带连接;第三线,其在所述用户的前部将所述上半身带和所述右膝带连接;第四线,其在所述用户的后部将所述上半身带和所述右膝带连接;至少一个马达;以及控制电路,在对把持物品的所述用户的步行进行辅助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,在所述第一辅助的执行决定前,所述至少一个马达执行促使所述第一辅助的执行的工作a1~工作a3,在所述工作a1中,使所述第二线以及所述第四线产生第三阈值以上的张力,在所述工作a2中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作a3中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,所述控制电路在所述工作a1~所述工作a3的执行中受理了所述第一辅助的执行决定时,在所述第一辅助执行前,所述至少一个马达执行表示所述第一辅助的执行决定的工作a4~工作a6,在所述工作a4中,使所述第二线以及所述第四线产生第四阈值以上的张力,在所述工作a5中使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,在所述工作a6中使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大,所述第四阈值比所述第三阈值大。
根据上述方式,在第一线上产生的张力能够赋予使用户的左腿弯曲的辅助力,在第三线上产生的张力能够赋予使用户的右腿弯曲的辅助力。在第二线上产生的张力能够赋予使用户的左腿伸展的辅助力,在第四线上产生的张力能够赋予使用户的右腿伸展的辅助力。辅助装置通过在左腿的步行相位的第一区间使第一线产生第一阈值以上的张力,辅助左腿的弯曲动作,通过在右腿的步行相位的第三区间使第三线产生第一阈值以上的张力,辅助右腿的弯曲动作,由此,辅助用户的步行。进而,辅助装置在左腿的步行相位的第五区间,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,抑制给腿的伸展动作带来的影响。另外,辅助装置通过在左腿的步行相位的第二区间使第二线产生第一阈值以上的张力,辅助左腿的伸展动作,在右腿的步行相位的第四区间使第四线产生第一阈值以上的张力,从而辅助右腿的伸展动作,由此辅助用户的步行。进而,辅助装置通过在左腿的步行相位的第六区间将第二线的张力设为第二阈值以上,辅助左腿的伸展动作,在右腿的步行相位的第八区间将第四线的张力设为第二阈值以上,从而辅助右腿的伸展动作。由此,把持物品的用户的身体的重心能够被维持在用户的直立状态的位置。由此,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。也即是,辅助装置能够向用户赋予与用户的状态对应的辅助。
进而,辅助装置为了促使第一辅助的执行,使3组线的对(pair)产生第三阈值以上的张力,当受理第一辅助的执行决定时,对于相同3组线的对,产生比第三阈值大的第四阈值以上的张力。这样的辅助装置利用用户能够体感到的方法促使第一辅助的执行,以用户能够更强烈地体感到的方法通知第一辅助的执行的决定。由此,用户能够无需通过画面等视觉确认而通过体感直观地区别并识别来自辅助装置的与第一辅助有关的不同的信息。因此,辅助装置对于不擅长复杂的操作的用户,也能够容易地进行第一辅助的选择以及执行。因此,辅助装置能够对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通过在线上产生的张力认知到腿的动作促进这样的张力,例如为40N(牛顿)。第二阈值可以是用户无法认知到这样的张力,也可以是线不松弛程度的张力,例如也可以是第一阈值的0.2~0.4倍的值或10N。另外,第三阈值可以是在用户意识到线的情况下能够明确地认知到在线上产生的张力、但是对用户的负荷得到了抑制的比较小的值,例如可以是20N。第四阈值可以是即使用户意识不到线也能够明确地认知在线上产生的张力这样的比较大的值,例如可以为40N。
本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以在所述第一区间中,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。
根据上述方式,由于辅助装置在左腿从站立腿期转变到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变到悬空腿期的第三区间中,辅助弯曲动作,因此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到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到站立腿期的第四区间中,辅助伸展动作,因此能够有效地辅助用户的步行。
在本公开的一个技术方案的辅助装置中,也可以在所述第一辅助中,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。
根据上述方式,左腿的步行相位的第五区间中的第一线的张力对左腿的步行相位的第六区间中的第二线的张力进行的伸展动作的辅助带来影响的情况受到抑制。另外,右腿的步行相位的第七区间中的第三线的张力对右腿的步行相位的第八区间中的第四线的张力进行的伸展动作的辅助带来影响的情况受到抑制。由此,能够有效地进行将把持物品的用户的身体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,也可以在对未把持物品的所述用户的步行进行辅助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,在所述第二辅助的执行决定前,所述至少一个马达执行促使所述第二辅助的执行的工作b1以及工作b2,在所述工作b1中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作b2中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,所述控制电路在所述工作b1以及所述工作b2的执行中受理了所述第二辅助的执行决定时,所述至少一个马达在所述第二辅助的执行前执行表示所述第二辅助的执行决定的工作b3以及工作b4,在所述工作b3中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,在所述工作b4中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力。
根据上述方式,降低左腿的弯曲动作受到辅助第一区间以外的区间中的第一线的张力给左腿带来的负荷。降低左腿的伸展动作受到辅助的第二区间以外的区间中的第二线的张力给左腿带来的负荷。降低右腿的弯曲动作受到辅助的第三区间以外的区间中的第三线的张力给右腿带来的负荷。降低右腿的伸展动作受到辅助的第四区间以外的区间中的第四线的张力给右腿带来的负荷。由此,对于未把持物品的用户,能够进行降低了负荷的辅助。
进而,辅助装置为了促使第二辅助的执行,使2组的线的对产生第三阈值以上的张力,若受理第二辅助的执行决定,则使相同2组的线的对产生第四阈值以上的张力。这样的辅助装置以用户能够体感到的方法促使第二辅助的执行,以用户能够更强烈地体感到的方法通知第二辅助的执行的决定。
本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以在对所述用户的物品的抬起进行辅助的第三辅助的情况下,所述至少一个马达使所述第二线以及所述第四线产生比第五阈值大的张力,所述第五阈值比所述第一阈值以及所述第二阈值大,在所述第三辅助的执行决定前,所述至少一个马达执行促使所述第三辅助的执行的工作c1,在所述工作c1中,使所述第二线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,所述控制电路在所述工作c1的执行中接受到所述第三辅助的执行决定时,所述至少一个马达在所述第三辅助的执行前执行表示所述第三辅助的执行决定的工作c2,在所述工作c2中,使所述第二线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力。
根据上述方式,在用户抬起物品时,辅助装置经由线张力施加辅助力,以使左腿以及右腿伸展。受到这样的辅助力的用户,在抬起物品时容易从前倾姿势转变为直立姿势。进而,辅助装置为了促使第三辅助的执行,使1组的线的对产生第三阈值以上的张力,若受理第三辅助的执行决定,则使相同线的对产生第四阈值以上的张力。这样的辅助装置以用户能够体感到的方法促使第三辅助的执行,以用户能够更强烈地体感到的方法通知第三辅助的执行的决定。另外,在第三辅助、工作c1以及工作c2间,由于产生超过第五阈值的张力、第三阈值以上的张力以及第四阈值以上的张力的每一个张力的线相同,因此用户能够容易地将工作c1以及工作c2和第三辅助相关联地识别。
在本公开的一个技术方案的辅助装置中,也可以所述至少一个马达包含第一马达、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,并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,并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,并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,并且所述第四线的第二端固定于所述第四马达。
根据上述方式,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。由此,辅助装置能够进行精细的辅助。
本公开的一个技术方案涉及的辅助装置,也可以还具备:第五线,其将所述上半身带和所述左膝带连接,并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,将所述上半身带和所述左膝带连接,并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,将所述上半身带和所述右膝带连接,并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,将所述上半身带和所述右膝带连接,并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,使所述第一线以及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,使所述第二线以及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,使所述第三线以及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,使所述第四线以及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,使所述第一线以及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,使所述第二线以及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,使所述第三线以及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,使所述第四线以及所述第八线产生所述第二阈值以上的张力。
根据上述方式,在第一线上产生的张力以及在第五线上产生的张力能够赋予使用户的左腿弯曲的辅助力。在第二线上产生的张力以及第六线上产生的张力能够赋予使用户的左腿伸展的辅助力。在第三线上产生的张力以及第七线上产生的张力能够赋予使用户的右腿弯曲的辅助力。在第四线上产生的张力以及第八线上产生的张力,能够赋予使用户的右腿伸展的辅助力。由此,具备第一线~第八线的辅助装置,能够进行与具备第一线~第四线的辅助装置同样的辅助。另外,具备第一线~第八线的辅助装置通过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(Variation)。例如,在第一线上产生的张力以及在第五线上产生的张力可以相同也可以不同,能够进行各个情况下的不同的辅助。
本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以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。
本公开的一个技术方案涉及的辅助装置也可以还具备存储器,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。
本公开的一个技术方案涉及的辅助装置也可以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以及所述右腿的步行相位。
根据上述方式,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。由此,辅助装置能够进行与用户的实际的步行相配合的辅助。
本公开的一个技术方案涉及的辅助装置中,也可以在对没有把持物品的所述用户的步行进行辅助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,在所述第二辅助的执行决定前,所述至少一个马达执行促使所述第二辅助的执行的工作b1以及工作b2,在所述工作b1中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作b2中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,所述控制电路在所述工作b1以及所述工作b2的执行中受理了所述第二辅助的执行决定时,所述至少一个马达在所述第二辅助的执行前执行表示所述第二辅助的执行决定的工作b3以及工作b4,在所述工作b3中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,在所述工作b4中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,所述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、所述第二辅助以及所述第三辅助中的至少一个的辅助方法的选择,基于受理的所述辅助方法,控制所述至少一个马达。
根据上述方式,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为使用设置于用户的多条线,对所述用户的移动进行辅助的辅助方法,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所述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:在对把持物品的所述用户的步行进行辅助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,在所述第一辅助的执行决定前,执行促使所述第一辅助的执行的工作a1~工作a3,在所述工作a1中,使所述第二线以及所述第四线产生第三阈值以上的张力,在所述工作a2中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作a3中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作a1~所述工作a3的执行中受理了所述第一辅助的执行决定时,在所述第一辅助执行前,执行表示所述第一辅助的执行决定的工作a4~工作a6,在所述工作a64中,使所述第二线以及所述第四线产生第四阈值以上的张力,在所述工作a5中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,在所述工作a6中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大,所述第四阈值比所述第三阈值大,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。根据上述方式,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。
本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以在所述第一区间中,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在所述第一辅助中,也可以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。
本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以包括:在对没有把持物品的所述用户的步行进行辅助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,在所述第二辅助的执行决定前,执行促使所述第二辅助的执行的工作b1以及工作b2,在所述工作b1中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作b2中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作b1以及所述工作b2的执行中受理了所述第二辅助的执行决定时,在所述第二辅助的执行前,执行表示所述第二辅助的执行决定的工作b3以及工作b4,在所述工作b3中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,在所述工作b4中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力。
本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以在对所述用户抬起物品进行辅助的第三辅助的情况下,使所述第二线以及所述第四线产生比第五阈值大的张力,所述第五阈值比所述第一阈值以及所述第二阈值大,在所述第三辅助的执行决定前,执行促使所述第三辅助的执行的工作c1,在所述工作c1中,使所述第二线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作c1的执行中受理了所述第三辅助的执行决定时,在所述第三辅助的执行前,执行表示所述第三辅助的执行决定的工作c2,在所述工作c2中,使所述第二线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力。
本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以所述第一线的第一端固定于所述左膝带,并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,并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,并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,并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。
本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以所述多条线还包含:第五线,其将所述上半身带以及所述左膝带连接,并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,其将所述上半身带以及所述左膝带连接,并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,其将所述上半身带以及所述右膝带连接,并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,其将所述上半身带以及所述右膝带连接,并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,使所述第一线以及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,使所述第二线以及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,使所述第三线以及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,使所述第四线以及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,使所述第一线以及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,使所述第二线以及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,使所述第三线以及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,使所述第四线以及所述第八线产生所述第二阈值以上的张力。
本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以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。
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以及所述右腿的步行相位。
本公开的一个技术方案涉及的辅助方法中,也可以经由接口装置受理包含所述第一辅助、所述第二辅助以及所述第三辅助中的至少一个的辅助方法的选择,基于受理的所述辅助方法,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用户的上半身的所述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:在对把持物品的所述用户的步行进行辅助的情况下,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,在所述第一辅助的执行决定前,使所述至少一个马达执行促使所述第一辅助的执行的工作a1~工作a3,在所述工作a1中,使所述第二线以及所述第四线产生第三阈值以上的张力,在所述工作a2中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作a3中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,在所述工作a1~所述工作a3的执行中,在受理了所述第一辅助的执行决定时,使所述至少一个马达在所述第一辅助执行前执行表示所述第一辅助的执行决定的工作a4~工作a6,在所述工作a4中,使所述第二线以及所述第四线产生第四阈值以上的张力,在所述工作a5中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,在所述工作a6中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,所述第一阈值比所述第二阈值大,所述第四阈值比所述第三阈值大。
根据上述方式,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,上述的总括性或者具体的方式既可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的记录盘等记录介质来实现,也可以通过系统、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。计算机可读取的记录介质例如包括CD-ROM等非易失性的记录介质。
[实施方式]
以下,关于本公开的实施方式涉及的辅助装置等,一边参照附图一边具体地说明。此外,以下说明的实施方式都是示出总括性的或具体的例子的方式。以下的实施方式中所示的数值、形状、结构要素、结构要素的配置位置以及连接形式、步骤(过程)、步骤的顺序等均为一例,并不意在限定本公开。另外,在以下的实施方式中的结构要素中,对于表示最上位概念的独立权利要求中未记载的结构要素,作为任意的结构要素来说明。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“大致”的表现。例如,大致平行不仅意味着完全地平行,也意味着实质上平行,即,例如包括数个百分比左右的差异。对于其他伴随“大致”的表达也同样如此。另外,各图是示意图,未必是严密地图示出的图。进而,在各图中,有时对于实质上相同的构成要素赋予同一标号,并省略或简化重复的说明。
在本实施方式中,将辅助装置100作为支援将辅助装置100装戴于身体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,说明实施方式涉及的辅助装置100。在本实施方式中,所谓主动地支援,不仅是为了用户在前进方向上步行而在进行髋关节的屈伸动作时补助髋关节所需要的屈伸力,还可以包含赋予用于引起屈伸动作的力、以及将髋关节的屈伸量物理性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以及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结构]
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以及用户1的后视图。图3是示出实施方式涉及的辅助装置100的功能性结构的框图。
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、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、控制多个马达114的工作的控制部120。另外,辅助装置100也可以具备对多个马达114等供给电力的电源130。电源130例如也可以是一次电池或二次电池等。
多条线110为线110a1~110a4。多条线110分别连接在上半身带111和左膝带112a或者上半身带111和右膝带112b。
多个马达114为马达114a1~114a4。线110a1连接到马达114a1。线110a2连接到马达114a2。线110a3连接到马达114a3。线110a4连接到马达114a4。
多个力传感器为力传感器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的例子具有带状的形状。上半身带111在端部附近具备固定件。固定件的例子是维克罗(Velcro)(注册商标)等的面搭扣、钩、带扣等紧固件或者带(钩环扣、维克罗((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的材料的例子是非伸缩性的材料。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”是指用户的身体的从肩到腰的区域。图1~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也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,并通过配置成具有面搭扣的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所形成的筒的内径变化。
左膝带112a装戴于用户1的左腿中的左膝附近,右膝带112b装戴于用户1的右腿中的右膝附近。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至大腿部的区域中的任意部位。也即是,在本说明书中,“膝”也可以包含从膝下到大腿部的区域。
膝带112a以及112b分别例如具有带状的形状,并在端部附近具备固定件。固定件的例子是维克罗(Velcro)(注册商标)等的面搭扣、钩、带扣等紧固件或者带。膝带112a以及112b分别装戴于用户的大腿部或膝上。例如,膝带112a以及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以及112b的内径变化。由此,由于能够调整膝带112a以及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以及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地变粗这一特征。因此,通过在大腿部中在膝上装戴膝带112a以及112b,膝带112a以及112b在勒紧的情况下即使从线110受到牵拉力其滑动也会变小。另外,膝带112a以及112b的材料的例子是非伸缩性材料。由此,膝带112a以及112b即使被多条线110牵拉也不易变形。
此外,膝带112a以及112b也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以及112b具有用于将膝带112a以及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的构成来实现。也即是,在面搭扣的部分,膝带112a以及112b分别折回,与折回量相应地膝带112a以及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,马达114由4个马达114a1~114a4构成。例如,马达114a1~114a4也可以容纳于上半身带111所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~图2所示,也可以设置多个容纳部111a1~111a4。在图1~图2的例子中,容纳部111a1、111a2、111a3以及111a4分别配置于用户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。并且,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、对驱动轴进行旋转驱动的电动马达。马达114a1~114a4各自的滚轮缠绕线110a1~110a4中的对应的线。马达114a1~114a4和线110a1~110a4一对一地对应。马达114a1~114a4各自的滚轮、驱动轴以及电动马达被容纳于容纳部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以及驱动轴,也可以是上半身带111具备与马达114a1~114a4分别对应的滚轮以及驱动轴。此时,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,也可以取代马达114a1~114a4,而使用例如线性致动器、或者空气压式或液压式的活塞等能够调节上半身带111与膝带112a以及112b之间的线110的长度的装置。在这样的辅助装置100中,各线110a1~110a4的卷绕部分以及马达114a1~114a4配置在上半身带111,在上半身带111的下方,配置线110a1~110a4以及膝带112a以及112b。因此,辅助装置100实现简单且小型的结构。
在本实施方式中,多条线110由4条线110a1~110a4构成。并且,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以及110a2各自的一个端部被固定于左膝带112a,线110a1的另一端部连接到马达114a1,线110a2的另一端部连接到马达114a2。也即是,线110a1的另一端部、以及线110a2的另一端部被固定。线110a1将左膝带112a和马达114a1连接,线110a2将左膝带112a和马达114a2连接。
线110a3以及110a4各自的一个端部被固定于右膝带112b,线110a3的另一端部连接到马达114a3,线110a4的另一端部连接到马达114a4。即,线110a3的另一端部、以及线110a4的另一端部被固定。线110a3将右膝带112b和马达114a3连接,线110a4将右膝带112b和马达114a4连接。
在本实施方式中,马达114a1~114a4分别通过使滚轮正旋转或逆旋转而将线110a1~110a4中对应的线缠绕于滚轮或倒卷。上述那样的线110a1~110a4通过上半身带111被固定于用户1的腰,通过膝带112a以及112b被固定于用户的左右的大腿部等。
如所上述,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各自与上半身带111的连接可以是直接的连接,也可以是间接的连接。线110a1~110a4各自与左膝带112a或者膝带112b的连接可以是直接的连接,也可以是间接的连接。在上述的例子中,线110a1~110a4各自的一个端部被固定于左膝带112a或右膝带112b,即直接地连接,线110a1~110a4各自的另一端部经由对应的马达被固定于上半身带111,即间接地连接。但是,多条线110各自与上半身带111的连接、和多条线110各自与左膝带112a或右膝带112b的连接例如也可以是以下这样的结构。
具体而言,可以是,多条线110各自的一个端部经由对应的马达,间接地连接到左膝带112a或右膝带112b,多条线110各自的另一端部直接地连接到上半身带111。或者,也可以是,多条线110各自的两个端部直接地连接到上半身带111、以及左膝带112a或右膝带112b,在多条线110的各自的中间配置马达、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,也可以配置为,多条线110各自的一个端部直接地连接到左膝带112a或右膝带112b,多条线110的各自另一端部经由对应的马达,间接地连接到左膝带112a或右膝带112b,多条线110分别在左膝带112a或右膝带112b与上半身带111之间往复。或者,也可以配置为,多条线110各自的一个端部直接地连接到上半身带111,多条线110各自的另一端部经由对应的马达,间接地连接到上半身带111,多条线110分别在上半身带111与左膝带112a或右膝带112b之间往复。2条线在相同部位、例如左腿的前部,经由上半身带排列,通过使马达旋转,2条线在不同的方向移动,产生弯曲辅助。
或者,多条线110各自的两个端部也可以连接到马达,经由马达配置为环状。此时,多条线110分别配置为在上半身带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。
在上述的任一结构中,多条线110各自都连接到上半身带111与左膝带112a或右膝带112b,使得其张力通过上半身带111与左膝带112a或右膝带112b支承。由此,在马达114a1~114a4分别牵拉多条线110中对应的线时,在对应的线上产生将上半身带111与左膝带112a或右膝带112b靠近的张力。
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的张力并输出到控制部120,力传感器115a2检测线110a2的张力并输出到控制部120,力传感器115a3检测线110a3的张力并输出到控制部120,力传感器115a4检测线110a4的张力并输出到控制部120。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也可以配置在上半身带111。力传感器115a1~115a4各自是能够检测线110a1~110a4中对应的线的张力的传感器即可,例如,也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和线110a1~110a4一对一地对应。
另外,线110a1~110a4各自既可以是金属制的线,也可以是非金属线。非金属线的例子是纤维线或纤维带。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(聚对苯撑苯并二噁唑)纤维、聚芳酯纤维或碳纤维等。在本实施方式中,设置成4条连结带111b1~111b4分别沿着线110a1~110a4中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110a1~110a4一对一地对应。连结带111b1~111b4与上半身带111以及膝带112a或112b一体化,用与上半身带111以及膝带112a或112b同样的材料形成,但不限定于此。例如,上半身带111、膝带112a及112b以及连结带111b1~111b4能够形成用户1所装戴的1个带辅助功能的套装。连结带111b1~111b4分别在内部含有线110a1~110a4中的对应的线,并覆盖对应的线。有时将连结带111b1~111b4概括记载为连结带111b。
参照图1、图2以及图4,说明线110a1~110a4的配置结构的细节。此外,图4是示意性示出图1的辅助装置100的各结构要素的配置的图。线110a1在用户1的前部,将上半身带111以及左膝带112a经由马达114a1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,将上半身带111以及左膝带112a经由马达114a2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,将上半身带111以及右膝带112b经由马达114a3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,将上半身带111以及右膝带112b经由马达114a4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,能够对左右的腿赋予各种方向的力。
此外,在图1、图2以及图4的例子中,在用户1的前部,线110a1以及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以及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,对线110a1~110a4赋予张力,这些张力经由上半身带111和膝带112a以及112b,传递到用户1的左右腿。为了使线110a1~110a4的张力有效地传递到用户1的左右腿,上半身带111和膝带112a以及112b可以具有不变形这样的刚性、且具有不伸长的伸缩性。如上述这样,形成上半身带111和膝带112a以及112b的材料的一例是非伸缩性的材料。当这样的上半身带111和膝带112a以及112b不松弛地装戴于用户1而与用户1的身体贴合时,马达114a1~114a4的驱动力能经由线110a1~110a4高效地传递至用户1的腿,能有效地辅助用户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辅助用户的动作自身、和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赋予线110a1~110a4的张力、和该张力辅助的用户的动作的关系。例如,图5A中示出辅助装置100辅助的用户的右腿的动作例。此外,图5A示出了辅助装置100对悬空腿期的右腿提供辅助力的例子,但是辅助装置100也可以对站立腿期的右腿提供辅助力。另外,辅助装置100也能够对于用户的左腿进行与右腿同样的动作。如图5A所示,辅助装置100能够对用户的右腿髋关节赋予弯曲以及伸展的辅助力。髋关节的弯曲是使大腿部向前方向移动的运动,髋关节的伸展是使大腿部向后方向移动的运动。
另外,辅助装置100能够利用伸展的辅助力辅助用户抬起物体的动作。例如,图5B示出辅助装置100辅助的用户的物体的抬起动作例。此时,辅助装置100对用户的左腿髋关节以及右腿髋关节赋予使其一起伸展的辅助力。由此,辅助装置100对要抬起物体的前倾姿势的用户使弯曲了的膝以及髋关节伸展,站起成直立姿势的动作进行辅助。
进而,参照图6A~图7B,说明辅助装置100引导即辅助的用户的动作、和经由线110a1~110a4对用户提供的辅助力的关系。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也可以基于力传感器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的驱动量来进行。控制部120的细节后述。
在本实施方式中,在弯曲前的平常时,也对线110a1~110a4分别施加张力,该张力为线不松弛的程度,例如可以为10N以下,或者也可以为5N以下,但不限定于此。并且,为了使左腿以及右腿分别弯曲,线110a1以及110a3的张力分别提高至例如40N以上且100N以下的值。以左腿为例进行说明。对于作为健康的20多岁~40多岁的成人男性的用户,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,并且促使了左腿的弯曲。当对线110a1作用超过80N的张力时,用户的左腿向弯曲方向抬起。另外,在对线110a1作用的张力为20N以下的情况下,用户几乎感受不到因线110a1的张力而带来的阻力地继续进行目前的动作。此外,上述的张力的数值是一个例子,可以根据用户的年龄、性别、体格、体力、腿的动作的种类、对腿的辅助的介入程度等而适当变更。
图7A以及图7B示出实施方式涉及的辅助装置100辅助用户的左腿以及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,增加线110a2的张力。在图7B,控制部120为了使右腿伸展,增加线110a4的张力。该伸展时的线的张力也可以与弯曲时的线的张力同样。另外,在辅助用户的物体的抬起动作的情况下,辅助装置100一起增加线110a2以及110a4的张力,同时辅助用户的左腿以及右腿的髋关节的伸展。
在上述说明中,控制部120为了辅助一条腿的一个的动作,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其他3条线对应的马达,调整其他3条线的张力,以使得其他3条线的张力维持为现状。也可以是,控制部120控制3条线对应的马达,以使得张力不作用于其他3条线。例如,控制部120也可以使其他3条线对应的马达的工作停止。
上述的辅助装置100能够在用户的步行中,与用户的腿处于站立腿期以及悬空腿期产生的转矩相配合地,向用户赋予作为弯曲以及伸展方向的辅助力的辅助转矩,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的结构。控制部120控制辅助装置100整体的动作。控制部120决定对各线110a1~110a4赋予的动作,进行用户1的髋关节的辅助控制。对各线110a1~110a4赋予的动作包含对各线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。
控制部120从设置于辅助装置100的输入装置140、或者辅助装置100的外部的终端装置150,取得由用户1等输入的指令,基于取得的指令,控制由辅助装置100实现的辅助的实施以及停止。辅助装置100的输入装置140也可以是按钮、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可以与输入装置140以及终端装置150进行有线通信,也可以进行无线通信。对上述无线通信既可以适用Wi-Fi(注册商标)(Wireless Fidelity)等无线LAN(Local Area Network),也可以适用Bluetooth(注册商标)、ZigBee(注册商标)等近距离无线通信,也可以使用其他任何无线通信。对有线通信也可以适用现有的任何有线通信。这样的控制部120可以具备有线或无线的通信电路,也可以通过辅助装置100具备的有线或无线的通信电路进行有线通信或无线通信。在此,输入装置140以及终端装置150是接口装置的一例。
例如,图8示出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具备接受输入的6个物理按钮。6个按钮包含:用于启动辅助装置100的启动(ON)按钮141、用于停止辅助装置100的关闭(OFF)按钮142、用于切换辅助装置100的工作模式的模式按钮143、用于决定工作模式等的决定按钮144、用于降低线的张力等的设定值的降低(down)按钮145、以及用于提高线的张力等的设定值的提高(up)按钮146等。在输入装置140的输入部分是触摸面板的情况下,各按钮也可以是画面上的图标。另外,降低按钮145以及提高按钮146为拨盘(dial)、滑动按钮、或操纵杆等控制杆等。在本实施方式中,输入装置140配置于上半身带111,但是不限定于此,也可以配置于膝带112a或112b,也可以配置于用户1的身体的从上半身带111离开的部分。另外,外部的终端装置150也可以具有与输入装置140同样的按钮的结构、或者画面上的图标的结构。工作模式的细节后述。
另外,在本实施方式中,如图9所示那样,用户1装戴接触传感器301、压敏传感器302以及惯性计测装置303的至少一方。此外,图9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将检测结果输出到控制部120。接触传感器301装戴于用户1的手上,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的手和物体的直接的接触以及间接的接触。接触传感器301的例子与接触检测传感器、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也可以装戴于把持物体时能够接触到的用户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,安装于用户1穿的鞋底等。压敏传感器302可以装戴于用户1的两脚,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的移动连动的部分例如上半身的腰等,具体而言,安装于上半身带111。惯性计测装置303包含加速度传感器以及陀螺仪传感器(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基于检测的加速度以及角速度,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以及惯性计测装置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、控制部120经由有线通信或无线通信授受信息。该有线通信以及无线通信中也可以适用上述的有线通信以及无线通信的任一个。
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的结构要素,也可以利用由CPU(CentralProcessing Unit,中央处理单元)或DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)等处理器、和RAM(Random Access Memory,随机访问存储器)以及ROM(Read-Only Memory,只读存储器)等存储器等构成的计算机系统构成。上述结构要素的一部分或全部的功能,也可以通过CPU或DSP将RAM用作作业用的存储器并执行在ROM中记录的程序来实现。另外,上述结构要素的一部分或全部的功能也可以通过电子电路或集成电路等的专用的硬件电路来实现。上述结构要素的一部分或全部的功能也可以通过上述的软件功能和硬件电路的组合构成。作为应用程序,程序也可以由经由因特网等通信网的通信、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。构成控制部120的计算机系统和/或硬件电路例如可以装戴于上半身带111,并与马达114a1~114a4一起容纳于容纳部111a1~111a4内,也可以在其他位置嵌入上半身带111中。在此,控制部120是控制电路的一例。
存储部125能够保存信息,且能够进行保存的信息的取出。存储部125存储控制部120的各结构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通过例如ROM、RAM、闪速存储器等的半导体存储器、硬盘驱动器、或SSD(Solid State Drive)等的存储装置实现。在本实施方式中,存储部125包含于控制部120中,但是也可以分开。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是否用其手在把持物体。例如,如图10A以及图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检测接触传感器301的检测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用户1的手与物体接触的时间点、也即是检测作为用户1把持物体的时间点。例如,在图10B的例子中,预定的值为“VA”。此外,图10A是示出接触传感器和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将检测结果输出到驱动控制部122。
步行定时检测部123为了决定对用户1进行辅助的定时,检测步行的定时。步行的定时可以包含对步行中的用户1开始辅助的定时以及决定1步中的站立腿期以及悬空腿期等的相(相位)的定时。驱动控制部122从步行定时检测部123检测出的步行的定时,决定对用户1实施辅助的定时,控制马达的动作。
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,对驱动控制部122输出基于预测出的步行相位的辅助定时。步行周期是从一条腿的脚后跟着地到接下来同一条腿的脚后跟着地为止的动作的时间的间隔或连续动作。步行周期由站立腿期以及悬空腿期构成。
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的加速度传感器以及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,实时地推定用户1的每一步的步行相位、即步行周期。此外,用户1的1步是指左右腿中的任一条腿前进1步。例如,用户1的1步是从左腿着地起到接下来左腿着地为止的期间。并且,步行定时检测部123基于推定出的步行周期,预测接下来的1步中的步行相位、站立腿期以及悬空腿期各自的开始时期以及持续时间,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也可以从终端装置150取得加速度传感器的传感器值以及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1步的过程中的步行状态的时间上的定时。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%。并且,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%的值也可以与从用户1的一条腿着地于地面时到接下来的用户1的同一条腿着地于地面时为止的经过时间对应。具体而言,在从用户1的一条腿着地于地面时到接下来用户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了0.5sec的时刻的步行相位表示为50%。
更具体而言,在步行定时检测部123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,如图11所示,例如检测与压敏传感器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。并且,通过压敏传感器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,预定的值为“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取得鞋子本身着地的定时,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,p.488,Fig.1,p.489,Fig.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,也可以从加速度传感器以及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,用户1也可以装戴角度传感器(也称为“倾斜传感器”)。此时,角度传感器例如安装于用户1的大腿部。并且,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以及惯性计测装置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的最近的3步的压敏传感器302的传感器值或者惯性计测装置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3个经过时间的平均值。并且,步行定时检测部1也可以根据经过时间的平均值预测接下来一步中的步行相位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以及悬空腿期的开始定时,算出三步期间的开始定时的平均值。并且,步行定时检测部123也可以基于平均值,预测接下来的一步中的站立腿期以及悬空腿期的开始定时。
或者,步行定时检测部123也可以从用户1的最近的一步的压敏传感器302的传感器值或者惯性计测装置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也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以及悬空腿期的开始定时,预测接下来的一步中的站立腿期以及悬空腿期的开始定时。
线张力识别部124检测在各线110a1~110a4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的张力输出到驱动控制部122。
驱动控制部122基于从步行定时检测部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取得的由用户1进行的物体的把持信息,进行调节线110a1~110a4的张力的马达114a1~114a4的控制。驱动控制部122启动各个马达114a1~114a4,使各个马达114a1~114a4停止,控制由马达114a1~114a4各自产生的线110a1~110a4的牵引量以及牵引力。驱动控制部122进行的马达114a1~114a4各自的旋转量的控制以及旋转转矩的调整,能够进行对应的线的牵引量以及牵引力的控制。
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以及伸展这样的、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中决定为了进行对用户1的动作的辅助而应牵拉的线、对该线赋予供的张力、和牵拉该线的定时。
另外,驱动控制部122基于从把持识别部121取得的用户1是否在把持物体的信息,即使对同一辅助的种类也变更线的张力和牵拉线的定时的关系。
作为从步行定时检测部123取得的步行定时和辅助的种类的关系的辅助对应关系被预先设定,例如保存在存储部125。作为被牵拉线、线的张力、和牵拉线的定时的关系的线-张力关系,根据辅助的种类和用户1有无把持物体而被预先设定,例如保存在存储部125中。另外,线-张力关系也可以基于辅助装置100的辅助中的控制实绩而被更新。驱动控制部122基于在存储部125中保存的辅助对应关系以及线-张力关系的信息,决定对用户1进行的辅助的种类,并决定与决定出的辅助的种类对应的线的控制。驱动控制部122根据对决定的线赋予的张力以及牵拉的定时,进行与该线相连接的马达的控制。
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,以使各线110a1~110a4的张力成为预定的张力。另外,驱动控制部122也可以除了基于从把持识别部121、步行定时检测部123以及线张力识别部124取得的信息之外,还基于年龄、性别、体格以及体力等的用户1的信息、和对腿的辅助的介入程度等,变更线-张力关系来使用。
[2.辅助装置的变形例]
在上述的辅助装置100中,上半身带111与膝带112a以及112b通过四条线110a1~110a4连接,但是线的数量不限定于此。例如,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以及用户1的主视图。图15是图13的辅助装置100以及用户1的后视图。图16是示意性地示出图13的辅助装置200的各结构要素的配置的图。图17是示出图13的辅助装置200的功能性结构的框图。
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以及112b、作为八条线的第一线110a1~第八线110a8。进而,辅助装置200具备:与第一线110a1相连接的马达114a1、与第二线110a2相连接的马达114a2、与第三线110a3相连接的马达114a3、与第四线110a4相连接的马达114a4、与第五线110a5相连接的马达114a5、与第六线110a6相连接的马达114a6、与第七线110a7相连接的马达114a7、与第八线110a8相连接的马达114a8、以及设置在第一线110a1的力传感器115a1、设置在第二线110a2的力传感器115a2、设置在第三线110a3的力传感器115a3、设置在第四线110a4的力传感器115a4、设置在第五线110a5的力传感器115a5、设置在第六线110a6的力传感器115a6、设置在第七线110a7的力传感器115a7、设置在第八线110a8的力传感器115a8、以及控制部120。
在上半身带111中,在用户1的前部、左侧部、背部以及右侧部分别配置容纳部111a1、111a2、111a3以及111a4。马达114a1以及114a3容纳于容纳部111a1,马达114a5以及114a6容纳于容纳部111a2,马达114a2以及114a4容纳于容纳部111a3,马达114a7以及114a8容纳于容纳部111a4。
第一线110a1以及第五线110a5被配置为在用户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以及第五线110a5各自的一个端部固定于左膝带112a,第一线110a1的另一端部连接到马达114a1,第五线110a5的另一端部连接到马达114a5。也即是,第一线110a1将左膝带112a和马达114a1连接,第五线110a5将左膝带112a和马达114a5连接。
第二线110a2以及第六线110a6被配置为在用户1的后部在相互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以及第六线110a6各自的一个端部固定于左膝带112a,第二线110a2的另一端部连接到马达114a2,第六线110a6的另一端部连接到马达114a6。也即是,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以及第七线110a7被配置为在用户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以及第七线110a7各自的一个端部固定于右膝带112b,第三线110a3的另一端部连接到马达114a3,第七线110a7的另一端部连接到马达114a7。也即是,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以及第八线110a8被配置为在用户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以及第八线110a8各自的一个端部固定于右膝带112b,第四线110a4的另一端部连接到马达114a4,第八线110a8的另一端部连接到马达114a8。也即是,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以及第二线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以及第二线110a2在从左膝带112a朝向上方延伸的同时向用户1的右方延伸,例如从左膝带112a朝向右斜上方延伸。第五线110a5以及第六线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以及第六线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朝向左斜上方延伸。第三线110a3以及第四线110a4从右膝带112b向上方且向用户1的左方延伸。具体而言,第三线110a3以及第四线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以及第八线110a8从右膝带112b向上方且用户1的右方向延伸。具体而言,第七线110a7以及第八线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,2条线在相互交叉的方向上延伸是指2条线延伸的方向是交叉的。进一步,2条线延伸的方向交叉是指2条线延伸的方向不平行,既可以交叉于交点,也可以没有交点而不交叉于交点。因此,2条线实际上既可以在交点处交叉,也可以不交叉。在从用户1之外观察用户1时,这样的在相互交叉的方向上延伸的2条线既可以相交,也可以不相交。如图18以及图19所示那样,在该2条线不相交的情况下,该2条线例如既可以以形成V字状的形状的方式延伸,又可以彼此分离地延伸。此外,图18以及图19分别是示出图13的辅助装置200中的线的配置的一变形例的图。
另外,在本变形例中,八条连结带111b1~111b8分别被设置为,沿第一线110a1~第八线110a8中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110a8一对一地对应。
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),各线的对的两条线交叉成X字状,但是第一线110a1~第八线110a8的配置结构不限定于此。如图18所示那样,例如第一线110a1以及第五线110a5也可以配置为V字状。此时,第一线110a1以及第五线110a5可以从左膝带112a向上方形成逐渐扩展的锥(taper)形状。进而,在左膝带112a上,第一线110a1以及第五线110a5既可以如图18所示那样彼此接近,也可以如图19所示那样彼此分离。对于其他线的对也同样如此。
或者,如图20所示,例如第一线110a1以及第五线110a5也可以配置成将V字形状上下颠倒而成的形状。此时,第一线110a1以及第五线110a5可以从左膝带112a向上方形成尖细的锥形状。进而,在上半身带111上,第一线110a1以及第五线110a5也可以如图20所示那样彼此接近,也可以如图21所示那样彼此分离。对于其他线110的对也同样。此外,图20以及图21是示出图13的辅助装置200中的线110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字形状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字形状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字形状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字形状上下颠倒而成的形状。但是,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的卷绕部分既可以以该两条线不交叉的方式分离配置,也可以以该两条线交叉成X字状的方式配置。第五线110a5的卷绕部分和第六线110a6的卷绕部分既可以以该两条线不交叉的方式分离配置,也可以以该两条线交叉成X字状的方式配置。第二线110a2的卷绕部分和第四线110a4的卷绕部分,既可以以该两条线不交叉的方式分离配置,也可以以该两条线交叉成X字状的方式配置。第七线110a7的卷绕部分和第八线110a8的卷绕部分,既可以以该两条线不交叉的方式分离配置,也可以以该两条线交叉成X字状的方式配置。
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100通过驱动马达114a1,使第一线110a1的张力变大,由此能够在使膝与脚跟的距离变短的方向上对用户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,使第五线110a5的张力变大,由此能够在使膝与脚跟的距离变短的方向上对用户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以及第五线110a5的张力设定为不同的值,能够产生与用户1的脚跟的左右的倾斜相关的力矩力,能够辅助用户1步行时的脚脖子的运动。
辅助装置200能够对用户的左腿髋关节以及右腿髋关节赋予使其弯曲以及伸展的辅助力。若参照图22A,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弯曲的情形。参照图22B,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弯曲的情形。在图22A中,驱动控制部122为了使左腿弯曲,驱动马达114a1以及114a5,使第一线110a1以及第五线110a5的张力增加。在图22B中,驱动控制部122为了使右腿弯曲,驱动马达114a3以及114a7,使第三线110a3以及第五线110a7的张力增加。在本变形例中,第一线110a1以及第五线110a5的张力被设为同等,但也可以不同。在本变形例中,第三线110a3以及第七线110a7的张力被设为同等,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,增加第二线110a2以及第六线110a6的张力。在图23B中,驱动控制部122为了使右腿伸展,增加第四线110a4以及第八线110a8的张力。该伸展时的第二线110a2的张力也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的张力也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的张力也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的张力也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可以与用户的动作相配合地控制马达,调整线的张力以使得其他六条线的张力不从现状的值改变的方式,或者也可以停止六条线的马达114以使得不对六条线作用张力。
[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。关于辅助装置的整体工作的流程,由于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是示出辅助装置100辅助用户1的工作的整体的流程的一例流程图。
如图3以及图24所示那样,在步骤S001中,辅助装置100的控制部120从用户取得即受理工作模式的指令。控制部120基于取得的指令,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等接受辅助装置100实施的工作模式。工作模式的例子是通常步行模式、搬运步行模式、抬起模式、和校准模式。通常步行模式是对用户未把持行李这样的物品等物体而步行的动作进行辅助的模式。搬运步行模式是对用户把持物体而步行的动作进行辅助的模式。抬起模式是对用户抬起物体的动作进行辅助的模式。校准模式是设定使各线产生的最大张力的模式。校准模式能够对每个用户设定使各线产生的最大张力。
在步骤S002中,控制部120的驱动控制部122判定指令是否为通常步行模式。在指令为通常步行模式的情况下(步骤S002中为“是”),驱动控制部122进入步骤S003,在指令不是通常步行模式的情况下(步骤S002为“否”),进至步骤S006。
在步骤S003中,驱动控制部122取得步行定时检测部123预测的步行相位。接着,在步骤S004中,驱动控制部122基于取得的步行相位控制马达114a1~114a4,以与通常步行模式对应的输入曲线,使辅助装置100的线110a1~110a4产生张力。与通常步行模式对应的线张力的输入曲线,是与用户未把持物体的“无把持”对应的输入曲线。驱动控制部122通过使线110a1~110a4产生张力,对用户的左腿以及右腿各自的弯曲以及伸展动作进行辅助。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,辅助装置100对未把持物体的用户的步行进行辅助、也即是进行无把持辅助。与无把持辅助对应的输入曲线的细节后述。
输入曲线包含在左腿的步行相位中使线产生张力的定时、使线产生张力的期间、以及该期间内的线的张力的值,并包含在右腿的步行相位中使线产生张力的定时、使线产生张力的期间、以及该期间内的线的张力的值。输入曲线被预先设定,保存在存储部125中。此外,在接受辅助装置100进行的辅助时,用户也可以经由输入装置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也可以通过反映该调节结果来变更输入曲线,保存在存储部125中。并且,驱动控制部122也可以使用变更后的输入曲线控制线张力。
接着,在步骤S005中,驱动控制部122判定是否从用户取得了停止由辅助装置100进行的辅助的停止指令。驱动控制部122在取得了停止指令的情况下(步骤S005中“是”),停止辅助装置100,结束一系列的处理,在未取得停止指令的情况下(步骤S005中“否”),返回步骤S003。此外,停止指令也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判定指令是否为搬运步行模式。驱动控制部122在指令为搬运步行模式的情况下(步骤S006中“是”),进入步骤S007,在指令不是搬运步行模式的情况下(步骤S006中“否”),进入步骤S013。
在步骤S007中,把持识别部121判定用户是否在把持物体。把持识别部121基于从用户装戴于手的接触传感器301取得的传感器值,检测有无由用户进行的物体的把持,将检测结果输出到驱动控制部122。把持识别部121在判定为有把持的情况下(步骤S007中为“是”),进入步骤S008,在判定为无把持的情况下(步骤S007中为“否”),进入步骤S010。
在步骤S008中,驱动控制部122取得步行定时检测部123预测的步行相位。接着,在步骤S009中,驱动控制部122基于取得的步行相位,控制各马达,利用与用户在把持物体的“有把持”对应的输入曲线,使辅助装置100的各线产生张力。驱动控制部122基于从各力传感器取得的各线的张力,控制各线的张力,由此对用户的左腿以及右腿各自的弯曲以及伸展动作进行辅助。这样,辅助装置100对在把持物体的用户的步行进行辅助,也即是进行有把持辅助。与有把持辅助对应的输入曲线的细节后述。
接着,在步骤S012中,驱动控制部122判定是否从用户取得了停止由辅助装置100进行的辅助的停止指令。驱动控制部122在取得了停止指令的情况下(步骤S012中“是”),将辅助装置100停止,结束一系列的处理,在未取得停止指令的情况下(步骤S012中“否”),返回步骤S007。此外,停止指令也可以是变更工作模式的指令。
另外,在步骤S010中,驱动控制部122取得步行定时检测部123预测的步行相位。接着,在步骤S011中,驱动控制部122基于取得的步行相位控制各马达,利用与“无把持”对应的输入曲线,使辅助装置100的各线产生张力。步骤S011中的输入曲线也可以与步骤S004中的输入曲线相同。这样,辅助装置100对用户进行无把持辅助。驱动控制部122在步骤S011之后,进入步骤S012。
另外,在步骤S013中,驱动控制部122判定指令是否为抬起模式。驱动控制部122在指令为抬起模式的情况下(步骤S013中“是”),进入步骤S014,在指令不是抬起模式的情况下(步骤S013中“否”),进入步骤S016。
在步骤S014中,驱动控制部122控制各马达,利用与抬起模式对应的输入曲线,使线110a2以及线110a4产生张力。驱动控制部122基于从各力传感器取得的各线的张力,控制各线的张力,由此对用户的左腿以及右腿各自的伸展动作进行辅助。这样,辅助装置100对用户的抬起动作进行辅助。与抬起模式对应的输入曲线的细节后述。
接着,在步骤S015中,驱动控制部122判定是否从用户取得了将由辅助装置100进行的辅助停止的停止指令。驱动控制部122在取得了停止指令的情况下(步骤S015中“是”),将辅助装置100停止,结束一系列的处理,在未取得停止指令的情况下(步骤S015中“否”),返回步骤S014。此外,停止指令也可以是变更工作模式的指令。
另外,步骤S016中,驱动控制部122进行辅助装置100的校准。具体而言,控制部120通过由用户进行的输入,设定使各线产生的最大张力。由此,可进行与用户的状态和该用户的左腿以及右腿的肌肉力量等对应的各线的最大张力的设定。校准的细节后述。
如上所述,辅助装置100根据用户选择选择的工作模式,进行未把持物体或者在把持物体的用户的步行动作的辅助、物体的抬起动作的辅助、或者辅助装置100的校准。进而,在搬运步行模式的情况下,辅助装置100根据用户是否在把持物体,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]
说明辅助装置的第一模式的工作。第一模式的工作是,在未把持物品等的物体、即在未保持的状态下用户朝向前方步行时,辅助装置对用户的步行进行辅助的动作。第一模式的工作与无把持辅助对应。关于第一模式的工作,说明在前进步行的用户的腿的弯曲以及伸展动作的辅助中使张力增加的线和使该线的张力增加的定时之间的关系。此外,实施方式涉及的辅助装置100的工作和变形例涉及的辅助装置200的工作,除去在弯曲以及伸展动作的辅助时产生张力的线的数量以及张力的最大值不同这一点以外,都是同样的。因此,以下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、也即是未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基于由弯曲以及伸展构成的辅助的种类所对应的线-张力关系,决定产生张力的线、该线的牵引力、以及产生该线的张力的定时以及期间,辅助用户的动作。例如,图25中示出对未把持物体的用户的前进步行进行辅助的辅助装置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、各腿的悬空腿期以及站立腿期的关系。进而,各腿的步行相位、使之产生张力的线、以及该线的张力的状态即线张力的输入曲线相关联地示出。线张力的输入曲线示出线张力相对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,实际产生的张力以输入曲线×张力增益表示。并且,在步行相位0~100%之间,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。上述最大张力既可以与后述的校准模式中所设定的最大张力相同,也可以小于校准模式中所设定的最大张力。
图25示出辅助装置100对用户的左腿以及右腿的弯曲动作以及伸展动作的哪一个都进行辅助的例子。如上述那样,辅助装置100通过使线110a1产生张力,对左腿施加弯曲动作的辅助力,通过在线110a2产生张力,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,对右腿施加弯曲动作的辅助力,通过在线110a4产生张力,对右腿施加伸展动作的辅助力。此外,辅助装置100对用户的左腿以及右腿也可以不进行弯曲动作的辅助以及伸展动作的辅助这两方,而进行弯曲动作的辅助以及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%是同时期,但不限定于此。此外,在图25的例子中,为了说明方便,以右腿的步行相位为基准,但是哪条腿的步行相位都可以为基准,也不需要以一条腿的步行相位为基准。
右腿的站立腿期为右腿的步行相位的0%以上且右腿的步行相位的60%以下的期间,右腿的悬空腿期为超过右腿的步行相位的60%且小于右腿的步行相位的100%的期间。
另外,左腿的悬空腿期为超过左腿的步行相位的60%且小于左腿的步行相位的100%的期间,左腿的站立腿期为左腿的步行相位的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,左腿的悬空腿期即超过左腿的步行相位的60%且小于左腿的步行相位的100%的期间,包含于左腿的第1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,包含于左腿的第1步行相位的接下来的左腿的第二步行相位。也即是,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,是左腿的第2步行相位的0%以上且左腿的第2步行相位的60%以下的期间。这样,在以下的说明中,使用100%以上的数值表示的步行相位,意味着使用0%~100%的数值表示的步行相位的接下来的步行相位。另外,在图25中,有时以0%~100%的数值来替换表现使用超过100%的数值示出的步行相位。
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%附近的定时对左腿赋予弯曲的辅助力。左腿的上述定时是包含于左腿的站立腿期以及右腿的悬空腿期的定时。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,用户的身体的重心偏向前方。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,对右腿赋予弯曲的辅助力。右腿的上述定时是包含于左腿的悬空腿期以及右腿的站立腿期的定时。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,用户的身体的重心偏向前方。
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。左腿的上述定时是包含于左腿的悬空腿期以及右腿的站立腿期的定时。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,且包含于用户的身体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。右腿的上述定时是包含于左腿的站立腿期以及右腿的悬空腿期的定时。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,包含于用户的身体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。在图25的例子中的线110a1~110a4各自的张力的一例为100N。此外,第一阈值也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中,使产生的线张力逐渐增加,在达到最大张力后逐渐减少。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,例如,在作为左腿的步行相位的40%以上且85%以下的期间的第一区间的整体中,使线110a1连续地产生张力。并且,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的转变时,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,但是也可以产生张力。例如,辅助装置100也可以在第五区间中,使线110a1产生小于第二阈值的张力。第二阈值比第一阈值小,例如为用户无法感知的张力。这样的第二阈值例如也可以是线110a1不松弛程度的张力。第二阈值的例子为第一阈值的0.2~0.4倍的值或10N。在本说明书以及权利要求书中,产生比第二阈值小的张力,意味着产生0以上且小于第二阈值的张力,包含产生的张力为0的情况。
此外,第一区间的开始定时也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也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的例子中为左腿的步行相位的65%的定时,但是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。由此,第一区间可以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,例如在作为左腿的步行相位的75%以上且120%以下的期间的第二区间的整体中,使线110a2连续地产生张力。并且,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。从悬空腿期向站立腿期的转变时,左腿受到伸展动作的辅助力,由此用户能够稳定地使左腿着地,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,但是也可以产生小于第二阈值的张力。
此外,第二区间的开始定时也可以是包含于左腿的步行相位的65%以上且90%以下的期间的定时。第二区间的结束定时也可以是包含于左腿的步行相位的110%以上且125%以下的期间的定时。线张力成为最大张力的定时,在图25的例子中,为左腿的步行相位的100%的定时,但是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。由此,第二区间可以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%以下的期间以及左腿的步行相位的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,例如在作为右腿的步行相位的40%以上且85%以下的期间的第三区间的整体中,使线110a3连续地产生张力。并且,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,但是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也可以是包含于右腿的步行相位的35%以上且55%以下的期间的定时。第三区间的结束定时也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,为右腿的步行相位的65%的定时,但是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。由此,第三区间可以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,例如在作为右腿的步行相位的75%以上且120%以下的期间的第四区间的整体中,使线110a4连续地产生张力。并且,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,但是也可以产生小于第二阈值的张力。
此外,第四区间的开始定时也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也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,为右腿的步行相位的100%的定时,但是也可以是包含于右腿的步行相位的85%以上且100%以下的期间的定时。由此,第四区间可以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%以下的期间以及右腿的步行相位的65%以上且小于100%的期间。
另外,如上述那样,辅助装置100在与线张力的各输入曲线对应的期间的整体中,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也可以在与输入曲线对应的期间中,暂时地中断对线的张力的产生。此时,辅助装置100对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。
图25所示的线张力的输入曲线被设定为,考虑到驱动控制部122对马达114输出信号起到实际上在线产生张力为止的时间延迟,与所希望的时间点相比,在步行相位上提前数个百分比提升线110的张力。例如,在图25的例子中,以在与所希望的时间点相比提前约5%左右的定时提升线的张力的方式制作线张力的输入曲线。另外,关于弯曲的辅助,辅助装置100以脚的脚后跟即将着地前结束弯曲的辅助的方式进行辅助。因此,考虑线的张力的输出的延迟,线张力的输入曲线被制作成在包含于各腿的步行相位的80%以上且90%以下的期间的定时结束,以使得弯曲的辅助的结束在各腿的步行相位上成为大概100%的定时。
[3-3.辅助装置的第二模式的工作的说明]
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对用户的步行进行辅助的工作。第二模式的工作与有把持辅助对应。例如,图26中示出了对把持物体的用户的前进步行进行辅助的辅助装置100的工作的例子。图26示出辅助装置100对用户的左腿以及右腿,对弯曲动作以及伸展动作的哪个都进行辅助的例子。并且,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。上述最大张力既可以与在后述的校准模式中所设定的最大张力相同,也可以小于在校准模式中所设定的最大张力。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为第一辅助的一例。
在对把持物体的用户的前进步行中的弯曲动作进行辅助的情况下,与上述的未把持物体的用户的情况同样,辅助装置100使左腿的线110a1以及右腿的线110a3产生线张力。
在对左腿的伸展动作进行辅助的情况下,辅助装置100在作为左腿的步行相位的例如75%以上且120%以下的期间的第二区间的整体中,使线110a2连续地产生张力。并且,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体中,使线110a2连续地产生第二阈值以上且第六阈值以下的张力。在第六区间的线110a2的张力比第五区间的线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。并且,辅助装置100在第二区间的整体中,使线110a2连续地产生比第六区间中的线张力大的张力。由此,在包含第二区间以及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,第六阈值是小于线张力的最大张力的值。第六阈值的例子为最大张力×0.6倍。
在对右腿的伸展动作进行辅助的情况下,辅助装置100在作为右腿的步行相位的例如75%以上且120%以下的期间的第四区间的整体中,使线110a4连续地产生张力。并且,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体中,使线110a4连续地产生第二阈值以上且第六阈值以下的张力。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。并且,辅助装置100在第四区间的整体中,使线110a4连续地产生比第八区间中的线张力大的张力。由此,在包含第四区间以及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进行辅助的期间的整体中,使配置在用户的后部的线110a2以及110a4产生第二阈值以上的张力。由此,用户在步行中左右的腿经常受到向后方牵拉的作用。另外,在用户在身体的前部把持物体的情况下,用户的身体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以及110a4的张力,在将身体的重心维持为直立状态的重心位置的同时受到前进步行的作用。由此,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,所以由线110a2的张力产生的上述作用,在来自线110a1的张力的影响得到了抑制的状态下实现。另外,在第七区间中,由于辅助右腿的弯曲的线110a3的张力小,所以由线110a4的张力产生的上述作用,在来自线110a3的张力的影响得到了抑制的状态下实现。
另外,辅助装置100也可以进行第二模式的工作,以抑制用户的绊倒。通过抑制绊倒,辅助装置100能够抑制用户的跌倒。此时,例如关于对左腿的伸展动作进行辅助的线110a2,辅助装置100在左腿的步行相位的第六区间中、相当于左腿的悬空腿期的期间中,不使其实质地产生线张力、也即是使线张力比第二阈值小。上述期间的例子为超过左腿的步行相位的60%且小于75%的期间。同样,关于对右腿的伸展动作进行辅助的线110a4,辅助装置100在右腿的步行相位的第八区间中、相当于右腿的悬空腿期的期间中,使线110a4的张力比第二阈值小。上述期间的例子为超过右腿的步行相位的60%且小于75%的期间。由此,用户容易抬起着地的腿,能够抑制抬腿时使脚尖勾到地面或台阶等。
另外,例如,关于辅助左腿的弯曲动作的线110a1,辅助装置100在左腿的步行相位的第五区间的整体中,使其连续地产生第二阈值以上并且第六阈值以下的线张力。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,用户在转变到第一区间中的弯曲动作时,容易抬起左腿。另外,关于辅助右腿的弯曲动作的线110a3,辅助装置100在右腿的步行相位的第七区间的整体中,使其连续地产生第二阈值以上且第六阈值以下的线张力。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,用户在转变到第三区间中的弯曲动作时容易抬起右腿。由此,在弯曲动作时,用户容易抬起腿,辅助装置100能够抑制用户被勾住脚尖而绊倒。
[3-4.辅助装置的第三模式的工作的说明]
说明辅助装置100的第三模式的工作。第三模式的工作是辅助静止状态的用户抬起物体的动作的工作。例如,图27中示出了对静止状态的用户抬起物体进行辅助的辅助装置100的工作的例子。并且,辅助装置100将最大张力设为100N,一边改变线张力一边产生线张力。上述最大张力既可以与后述的校准模式中所设定的最大张力相同,也可以小于校准模式中所设定的最大张力。在此,第三模式的工作是第三辅助的一例。
在第三模式的工作中,辅助装置100不对左腿以及右腿的弯曲动作进行辅助,而对左腿以及右腿的伸展动作进行辅助。例如,如图5B所示那样,用户在抬起前方的物体时,从前屈的姿势或蹲下的姿势转变到直立状态的姿势。此时,用户的左腿以及右腿从膝以及髋关节弯曲的状态转变到膝以及髋关节伸展的状态。用户通过从辅助装置100接受使两腿伸展的辅助力,容易进行上述转变。
如图27所示,在对用户的抬起动作进行辅助时,辅助装置100使线110a2以及110a4在相同的定时产生比第五阈值大的张力。第五阈值是比第一阈值以及第二阈值大的值。第五阈值的例子为60N。对用户抬起物体的动作进行辅助的线110a2以及110a4的各自的张力,也可以比对在把持物体的状态下进行前进步行的用户进行辅助的情况下的线110a1~110a4各自的张力大。
驱动控制部122在从辅助装置100的输入装置140或终端装置150等,在时间点P1受理执行抬起模式的指令时,在相同的定时开始使线110a2以及110a4产生张力。驱动控制部122将使线110a2以及110a4产生的张力逐渐增加到超过第五阈值的预定的最大张力。并且,若线110a2以及110a4的张力达到该最大张力,则驱动控制部122维持该状态。该最大张力也可以比第一模式的工作以及第二模式的工作的最大张力大。此外,相同的定时,不仅是多个定时完全相同的情形,还包含在多个定时中存在差异即时间差的情形。
由此,用户在接受来自辅助装置100的辅助力的同时,使膝以及髋关节弯曲的左腿伸展,以及使膝以及髋关节弯曲的右腿伸展提升,使前屈姿势成为直立姿势。驱动控制部122在时间点P2从不再需要辅助的用户受理停止辅助的指令时,使线110a2以及110a4各自产生的张力逐渐降低,在时间点P3中成为比第二阈值小的张力。在本例中,从时间点P1至线张力成为最大的时间点为止的期间,比从时间点P2至时间点P3为止的期间短,但不限定于此。进而,在本例中,驱动控制部122作为比第二阈值小的张力,将线110a2以及110a4的张力设为0N,但不限定于此。
驱动控制部122在时间点P1~P3的期间中,按照梯形的输入曲线的波形,使线110a2以及110a4产生张力。进而,此时,线110a2以及110a4的最大张力被设为相同,进而,输入曲线波形也被设为相同。由此,用户在受到左腿以及右腿上平衡的辅助力的同时抬起物体。
此外,线110a2以及110a4的张力产生定时也可以彼此错开。另外,线110a2以及110a4的张力的输入曲线的波形也可以不同。另外,使线110a2以及110a4产生的最大张力也可以不同。例如,在仅一条腿的膝接触到地板等左腿以及右腿的状态不同的情况下,基于左腿以及右腿产生负荷的定时的差异、左腿以及右腿的负荷的大小的差异等,也可以对线110a2以及110a4的张力产生定时、最大张力以及输入曲线的波形赋予差异。另外,基于用户的左腿以及右腿的肌肉力量的差异,也可以对线110a2以及110a4的最大张力以及输入曲线的波形赋予差异。
[3-5.辅助装置的工作的变形例]
实施方式以及变形例中的辅助装置的各工作中,对弯曲以及伸展动作进行辅助时的线张力的输入曲线以及最大张力,无论哪条线都设为相同,但是不限定于此。由于髋关节的力臂以及腿的长度因用户的不同而不同,所以即使是对相同的线赋予相同的张力的情况下,髋关节受到的辅助转矩也因用户而不同。此外,辅助转矩用线张力×力臂求出。因此,也可以根据用户对线赋予不同的张力。与瘦的用户相比,胖的用户的髋关节的力臂较大。因此,例如也可以在为腰围100cm以上这样的胖的用户的情况下,将线的最大张力设为60N,在腰围70cm以下这样的瘦的用户的情况下,将线的最大张力设为120N。由此,胖的用户以及瘦的用户受到的辅助转矩可能会同等。
另外,也可以根据用户的腿的长度,变更线张力。在弯曲以及伸展动作的辅助中,腿长的用户受到很大的线的张力的纵方向即上下方向的分力,所以也可以减小对腿长的用户的线的张力。这样,通过根据每个用户的体型以及腿的长度调整线张力,能够对用户提供合理的辅助转矩。
另外,虽然将用户的腿的前后的线张力设为了相同,但是不限定于此。例如,也可以使配置在腿的前侧的线的张力大于配置在腿的后侧线的张力。后侧的线由于经由用户的臀部,因此用户的后侧的力臂与前侧相比较大,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以及伸展动作的辅助。
对弯曲以及伸展动作进行辅助时的线张力的产生期间在哪条线都设为相同,但是不限定于此。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、和辅助伸展动作的线张力的产生期间重叠,但是也可以缩短其中一个的产生期间,使得重叠期间变短。特别地,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。对于图26的例子也同样。由此,能够抑制用户因同时感到弯曲以及伸展动作的辅助而导致的混乱。另外,两个产生期间的关系也可以根据用户的弯曲以及伸展动作的能力来决定。
另外,在图25以及图26中,线张力的输入曲线的波形设为凸曲线的波形,但是并不限定于此。此外,图25以及图26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受到辅助装置100产生的辅助的好处的波形。线张力的输入曲线例如也可以使用矩形波、梯形波、三角波或高斯波形等制作。在矩形波的情况下,辅助装置100在线张力的产生期间整体中,连续地产生最大张力。在梯形波的情况下,辅助装置100在除了线张力的产生期间的初期和末期的整体中,连续地产生最大张力。在以矩形以及梯形等的四边形的波形制作输入曲线的情况下,有时会发生线张力的急剧提升或急剧下降。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,也可以将至最大张力为止的线张力的提升设为逐渐变化的平缓的波形。由此,辅助装置100能够谨慎地辅助用户的腿,也能够减少急剧的线张力的变化导致的用户的跌倒等的危险性。
另外,在实际的人步行中,腿产生的弯曲以及伸展转矩平滑地连续地变化。因此,输入曲线的波形也可以适用高斯波形。高斯波形例如也可以是通过使用下述的式1所示那样的高斯函数将多个高斯函数加在一起即叠加而制作的波形。此时,找到了多个高斯函数的叠加方法中最接近实际的人的步行时的腿的转矩的波形的叠加方法,适用于输入曲线的波形的生成。找到这样的方法也被称为高斯拟合。由此,能够以接近人的步行的形式赋予辅助转矩,因此,能够实现更自然的辅助。
具体而言,高斯函数具有μ、σ的变量(也称为参数)对,通过这2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,通过σ决定高斯函数的波的宽度。因此,通过2个参数的各种组合,能够生成各种高斯函数。
将人的步行时的腿上产生的转矩的振幅乘以高斯函数而得到的函数,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,例如是20Nm等。并且,找到了将多个高斯函数叠加而与实际的人步行时的腿的转矩以及时间的波形最接近的叠加方法。此时,使用各种具有2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2个参数μ、σ,能够作成线张力的输入曲线。
另外,辅助装置也可以根据用户装戴辅助装置的时期来变更使线110产生的最大张力。例如,在用户穿着单薄的夏季,与用户穿着厚实的冬季相比,用户的力臂变小。由此,即使辅助装置对线110赋予相同的张力,在夏季用户的腿受到的转矩也比冬季小。因此,例如与冬季相比较,辅助装置也可以在夏季将对各线110赋予的张力增加至1.2倍等。
另外,如图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。关于上述的各工作,辅助装置200对于第一线110a1的线张力的控制以及对于第五线110a5的线张力的控制,与辅助装置100对于线110a1的线张力的控制同样。辅助装置200对于第二线110a2的线张力的控制以及对于第六线110a6的线张力的控制,与辅助装置100对于线110a2的线张力的控制同样。辅助装置200对于第三线110a3的线张力的控制以及对于第七线110a7的线张力的控制,与辅助装置100对于线110a3的线张力的控制同样。辅助装置200对于第四线110a4的线张力的控制以及对于第八线110a8的线张力的控制,与辅助装置100对于线110a4的线张力的控制同样。
辅助装置200在对弯曲或伸展动作进行辅助时,使同一条腿的两条线在相同定时产生张力。因此,辅助装置200使第一线110a1产生的最大张力以及使第五线110a5产生的最大张力,也可以与辅助装置100使线110a1产生的最大张力不同,例如也可以比辅助装置100使线110a1产生的最大张力小。辅助装置200使线第二线110a2产生的最大张力以及使第六线110a6产生的最大张力,也可以与辅助装置100使线110a2产生的最大张力不同,例如也可以比辅助装置100使线110a2产生的最大张力小。辅助装置200使第三线110a3产生的最大张力以及使第七线110a7产生的最大张力,也可以与辅助装置100使线110a3产生的最大张力不同,例如也可以比辅助装置100使线110a3产生的最大张力小。辅助装置200使第四线110a4产生的最大张力以及使第八线110a8产生的最大张力,也可以与辅助装置100使线110a4产生的最大张力不同,例如也可以比辅助装置100使线110a4产生的最大张力小。
辅助装置200使第一线110a1产生的最大张力以及使第五线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变化,能够根据这些角度来决定。辅助装置200使第二线110a2产生的最大张力以及使第六线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变化,能够根据这些角度来决定。使辅助装置200的第三线110a3产生的最大张力以及使第七线110a7产生的最大张力、与使辅助装置100的线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延伸方的向形成的角度而变化,能够根据这些角度来决定。使辅助装置200的第四线110a4产生的最大张力以及使第八线110a8产生的最大张力、与使辅助装置100的线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,能够根据这些角度来决定。
在此,所谓相同定时,不仅包含多个定时完全相同的情形,还包含在多个定时中有差异即有时间差的情形。上述差异,既可以在步行相位的值中小于10%,也可以为5%以内。例如,在差异为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的±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。
[3-6.辅助装置的校准工作的说明]
说明辅助装置100的校准工作。校准工作是用于设定使各线产生的最大张力的工作。在本实施方式中,辅助装置100为了示出校准工作中的提示事项、应答结果以及决定事项等的对用户通知的事项,利用线的张力的变化。也即是,辅助装置100通过用户的体感通知各种信息。
例如,图28中示出辅助装置100进行的校准工作的流程的一例。如图28所示,首先,在步骤S101中,辅助装置100的驱动控制部122通过输入装置140或终端装置150等从用户取得校准模式的执行指令。
接着,在步骤S102中,驱动控制部122对用户在体感上通知决定执行校准模式。具体而言,驱动控制部122在整个第一预定时间,使全部的线110a1~110a4同时地连续地产生第一张力。在本实施方式中,第一张力为第七阈值以上且最大张力以下。第七阈值优选是,即使用户没有意识到线,也能够明确感知到线上产生的张力这样的比较大的值。第七阈值的例子为可设定的最大张力×0.4或40N。这样的第一张力的例子为40N以上且100N以下的张力。另外,第一预定时间优选是,即使用户没有意识到线,也能够明确地感知到线上产生的张力这样的比较长的时间。这样的第一预定时间的例子为3秒钟。并且,驱动控制部122开始校准工作。
接着,在步骤S103中,驱动控制部122判定第二线110a2的最大张力的设定是否为未完成。驱动控制部122在未完成的情况下(步骤S103中“是”),进入步骤S104,在已完成的情况下(步骤S103中“否”),进入步骤S107。
在步骤S104中,驱动控制部122将决定最大张力的线通知给用户。具体而言,驱动控制部122通知第二线110a2。此时,驱动控制部122使第二线110a2以第二预定时间间隔断续地产生第二张力。在本实施方式中,第二张力比第一张力小。第二张力为第八阈值以上且小于第一张力。第八阈值优选是,在用户意识到线的情况下,能够明确地感知线上产生的张力,但是对用户的负荷得到了抑制的比较小的值。第八阈值的例子为可设定的最大张力×0.2或20N。这样的第二张力的例子为20N以上且30N以下的张力。另外,为了与通知决定的步骤S102区分,第二预定时间优选比第一预定时间短。第二预定时间的例子为1秒钟。这样,驱动控制部122对于第二线110a2,间隔1秒钟地反复进行1秒钟的连续的第二张力的产生。这样短的第二预定时间能够抑制对用户的负荷。
接着,在步骤S105中,用户进行决定第二线110a2的最大张力的操作。用户通过在步骤S104中产生的张力,认识到在由辅助装置100促使第二线110a2的最大张力的设定。此时,辅助装置100根据用户对输入装置140或终端装置150的输入,能够改变使第二线110a2产生的张力的大小。因此,用户例如通过操作输入装置140的降低(down)按钮145以及提高(up)按钮146,增加或减少在第二线110a2产生的张力。其结果,辅助装置100使第二线110a2以第二预定时间间隔断续地产生变化后的张力。若体感到的第二线110a2的张力为适合用户的张力,则用户将输入装置140的决定按钮144持续按压第三预定时间以上。由此,驱动控制部122受理将上述张力设为第二线110a2的最大张力的指令。受理指令的驱动控制部122,决定上述张力来作为第二线110a2的最大张力,将决定结果保存在存储部125中。
此外,第三预定时间优选为比较长的时间,以使得对决定按钮144的瞬间的接触不被作为指令受理。第三预定时间的例子为3秒钟。适于用户的张力也可以是用户可耐受的最大张力、不会对用户造成过度的负荷的最大张力等由用户任意地选择的张力。另外,用户通过操作具有同样的功能的终端装置150,也可以在增加或减少在第二线110a2产生的张力的同时决定第二线110a2的最大张力。
接着,在步骤S106中,驱动控制部122将第二线110a2的最大张力的决定完成通知给用户。具体而言,驱动控制部122在整个第四预定时间,使第二线110a2产生所决定的最大张力。为了与步骤S104区分,用于通知决定的第四预定时间优选比第二预定时间长,第四预定时间的例子为与第一预定时间同样的3秒钟。驱动控制部122在步骤S106之后返回步骤S103。
在步骤S107中,驱动控制部122判定第四线110a4的最大张力的设定是否为未完成。驱动控制部122在未完成的情况下(步骤S107中“是”)进入步骤S108,在已完成的情况下(步骤S107中“否”),进入步骤S111。
在步骤S108~S110中,驱动控制部122对于第四线110a4,通过进行与步骤S104~S106中的对于第二线110a2的处理同样的处理,决定第四线110a4的最大张力,并保存在存储部125中,将决定完成通知给用户。驱动控制部122在步骤S110之后返回步骤S107。
接着,在步骤S111中,驱动控制部122判定第三线110a3的最大张力的设定是否为未完成。驱动控制部122在未完成的情况下(步骤S111中“是”)进入步骤S112,在已完成的情况下(步骤S111中“否”),进入步骤S115。
在步骤S112~S114中,驱动控制部122对于第三线110a3,通过进行与步骤S104~S106中的对于第二线110a2的处理同样的处理,决定第三线110a3的最大张力,并保存在存储部125中,将决定完成通知给用户。驱动控制部122在步骤S114之后,返回到步骤S111。
接着,在步骤S115~S117中,驱动控制部122决定第一线110a1的最大张力。此时,驱动控制部122对于第一线110a1,进行与步骤S104~S106中的对于第二线110a2的处理同样的处理,并将所决定的第一线110a1的最大张力保存在存储部125中,将决定完成通知给用户。驱动控制部122在步骤S117之后,进入步骤S118。
接着,在步骤S118中,驱动控制部122将第一线110a1~第四线110a4全部的最大张力的决定完成的情况通知给用户。具体而言,驱动控制部122将第一线110a1~第四线110a4的被决定的最大张力通知给用户。此时,驱动控制部122对于第二线110a2、第四线110a4、第三线110a3以及第一线110a1的每一条线,按该顺序在整个第五预定时间,使其连续地产生各自的最大张力。为了与用于明示线的第二预定时间区分,用于通知决定的第五预定时间优选比第二预定时间长,第五预定时间的例子为与第一预定时间同样的3秒钟。在不同的线的最大张力的产生时间的期间,也可以设置不使全部线产生张力的时间即间隔。
如上所述,驱动控制部122对于第一线110a1~第四线110a4,在依次使用户实际上体感到线张力的同时决定最大张力,进而,将所决定的最大张力依次在体感上通知给用户。此外,决定第一线110a1~第四线110a4中的最大张力的顺序不限于上述的顺序,也可以是任何顺序。
[3-7.辅助装置的校准工作的变形例]
另外,校准工作中的辅助装置100进行的线的控制不限于上述,只要能够在各步骤中对用户通过体感通知信息,则可以是任何控制。
例如,驱动控制部122在图28的步骤S104、S108、S112以及S115中,为了向用户通知决定最大张力的线,使该线以第二预定时间间隔断续地产生第二张力。但是,也可以决定使其产生第二张力的次数。例如,驱动控制部122对于该线,以第二预定时间间隔,使其产生第二预定次数的第二张力。第二预定次数的例子对用户而言是容易识别的3次。
另外,驱动控制部122在图28的步骤S105、S109、S113以及S116中,使该线以第二预定时间间隔断续地产生根据在决定线的最大张力的用户的操作时向输入装置140或终端装置150的输入而改变的张力。但是,驱动控制部122也可以对该线一直连续地产生变化后的张力。
另外,驱动控制部122在图28的步骤S118中,为了将全部的线的最大张力的决定完成这一情况通知给用户,对于每条线,使其按次序地产生所决定的最大张力。但是,驱动控制部122也可以对于全部的线,在相同定时,使其产生各自的被决定的最大张力。并且,驱动控制部122在比第二预定时间长的第六预定时间的整个时间,使上述最大张力连续地产生。第六预定时间的例子为与第一预定时间同样的3秒钟。
[3-8.辅助装置的工作模式决定动作的说明]
说明辅助装置100中的各工作模式的选择以及执行决定的动作。辅助装置100使用输入装置140,在电源被接通而启动时,促使用户进行各工作模式的选择。例如,在辅助装置100的启动后,若用户将输入装置140的模式按钮143持续按压第七预定时间以上,则辅助装置100转变为用于促使各工作模式的选择并进行执行决定的动作的工作选择模式。第七预定时间的例子为与第三预定时间同样的3秒钟。
辅助装置100通过使各线产生张力,促使用户在体感上选择各工作模式。具体而言,辅助装置100按照与各工作模式对应的张力的产生模式,使各线产生张力,按顺序明示出各工作模式。例如,辅助装置100在工作选择模式的开始之后立即按照与通常步行模式对应的产生模式,使各线产生张力,明示通常步行模式。用户在选择通常步行模式的情况下,将输入装置140的决定按钮144持续按压第八预定时间以上。第八预定时间的例子为与第三预定时间同样的3秒钟。由此,辅助装置100如图24的流程图所示在通常步行模式下工作。
另外,用户在选择通常步行模式以外的情况下,按压模式按钮143。由此,辅助装置100按照与搬运步行模式对应的产生模式,使各线产生张力,明示搬运步行模式。若决定按钮144被按压第八预定时间以上,则辅助装置100在搬运步行模式下动作,若模式按钮143被按压,则按照与搬运步行模式对应的产生模式,使各线产生张力,明示抬起模式。进而,若决定按钮144被按压第八预定时间以上,则辅助装置100在抬起模式下动作,若模式按钮143被按压,则按照与校准模式对应的产生模式,使各线产生张力,明示校准模式。进而,另外,若决定按钮144被按压第八预定时间以上,则辅助装置100在校准模式下工作,若模式按钮143被按压,则再次明示通常步行模式。
由此,辅助装置100在工作选择模式下,如模式按钮143被按压,则按顺序变更明示的工作模式,若决定按钮144被按压,则在明示中的工作模式下工作。此外,工作模式的明示顺序不限定于上述,也可以是任何顺序。另外,在工作选择模式下的由用户进行的输入也可以使用外部的终端装置150进行。
进而,说明辅助装置100中的各工作模式的明示工作以及执行决定动作的细节。首先,在明示通常步行模式的情况下,驱动控制部122在模拟了图25所示的对用户的通常步行进行辅助时的线张力的输入曲线的产生模式下,使各线110产生张力。具体而言,如图29A所示,驱动控制部122以第九预定时间间隔交替地进行对线110a2以及110a3的对的第九张力的产生、和对线110a1以及110a4的对的第九张力的产生。驱动控制部122使线110a2以及110a3在相同定时、在整个第九预定时间连续地产生张力,使线110a1以及110a4在相同定时、在整个第九预定时间连续地产生张力。在2对的张力产生时间的期间,例如也可以设置第九预定时间的间隔。此外,图29A是示出由辅助装置100进行的通常步行模式的明示工作的一例的图。在图29A中,驱动控制部122在使线110a2以及110a3分别产生第九张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1以及110a4产生张力。在图29A中,驱动控制部122在使线110a1以及110a4分别产生第九张力时,驱动控制部122也可以不使线110a2以及110a3产生张力。
第九预定时间的例子为与第二预定时间同样的1秒钟。第九张力为第三阈值以上且小于后述的第十张力。第三阈值优选在用户意识到线的情况下,能够明确地认知线上产生的张力,但是对用户的负荷得到了抑制的比较小的值,也可以与第八阈值相同。第三阈值优选比第二阈值大并比第一阈值小。第三阈值的例子为最大张力×0.2或20N。这样的第九张力的例子为与第二张力同样的20N以上且30N以下的张力。
另外,通常步行模式的明示中,在输入装置140的决定按钮144被按压第八预定时间以上时,驱动控制部122在明示了通常步行模式的执行决定后,在通常步行模式中开始动作。在明示通常步行模式的执行决定的情况下,驱动控制部122如图29B所示那样,对线110a2以及110a3的对,在相同定时,在整个第十预定时间连续地产生第十张力,之后,对线110a1以及110a4的对,在相同定时,在整个第十预定时间,连续地产生第十张力。也可以在两对的张力产生时间的期间设置间隔。此外,图29B是示出辅助装置100进行的通常步行模式的执行决定的明示工作的一例的图。在图29B中,驱动控制部122在使线110a2以及110a3分别产生第十张力时,驱动控制部122也可以不产生对线110a1以及110a4的张力。在图29B中,驱动控制部122在对线110a1以及110a4分别产生第十张力时,驱动控制部122也可以不产生对线110a2以及110a3的张力。
第十预定时间比第九预定时间长。第十预定时间的例子为与第一预定时间同样的3秒钟。第十张力比第九张力大,为第四阈值以上且线的最大张力以下。第四阈值优选即使用户没有意识到线,也能够明确地感知到线上产生的张力这样的比较大的值,也可以与第七阈值相同。第四阈值也可以比第三阈值大。第四阈值的例子为最大张力×0.4或40N。这样的第十张力的例子为与第一张力同样的40N以上且100N以下的张力。
另外,在明示搬运步行模式的情况下,驱动控制部122在模拟了图26所示那样的对用户的搬运步行进行辅助时的线张力的输入曲线的产生模式下,使各线110产生张力。具体而言,如图30A所示,驱动控制部122将对线110a2以及110a4的对的第九张力的产生、对线110a2以及110a3的对的第九张力的产生、和对线110a1以及110a4的对的第九张力的产生按该顺序以第九预定时间间隔反复进行。在与通常步行模式的情况同样地,在各对的线上,在相同定时,在整个第九预定时间连续地产生张力。在三对的张力产生时间的期间,例如也可以设置第九预定时间的间隔。此外,图30A是示出由辅助装置100进行的搬运步行模式的明示工作的一例的图。在图30A中,驱动控制部122在使线110a2以及110a4的对所包含的线分别产生第九张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1以及110a3产生张力。图30A中,驱动控制部122在使线110a2以及110a3的对所包含的线分别产生第九张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1以及110a4产生张力。在图30A中,驱动控制部122在使线110a1以及110a4的对所包含的线分别产生第九张力时,驱动控制部122也可以不对线110a2以及110a3产生张力。
另外,在搬运步行模式的明示中,在输入装置140的决定按钮144被按压第八预定时间以上时,驱动控制部122在明示了搬运步行模式的执行决定后,在搬运步行模式下开始工作。在明示搬运步行模式的执行决定的情况下,驱动控制部122如图30B所示那样,对于线110a2以及110a4的对、线110a2以及110a3的对、和线110a1以及110a4的对分别按该顺序,对于各对内的线在相同定时在整个第十预定时间连续地产生第十张力。在三对的张力产生时间的期间也可以设置间隔。此外,图30B是示出辅助装置100进行的搬运步行模式的执行决定的明示工作的一例的图。在图30B中,驱动控制部122在使线110a2以及110a4的对所包含的线分别产生第十张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1以及110a3产生张力。在图30B中,驱动控制部122在使线110a2以及110a3的对所包含的线分别产生第十张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1以及110a4产生张力。在图30B中,驱动控制部122在使线110a1以及110a4的对所包含的线分别产生第十张力时,驱动控制部122也可以不使线110a2以及110a3产生张力。
另外,在明示抬起模式的情况下,驱动控制部122在模拟了图27所示的对用户的抬起动作进行辅助时的线张力的输入曲线的产生模式下,使各线产生张力。具体而言,如图31A所示,驱动控制部122以第九预定时间间隔反复进行对线110a2以及110a4的对的第九张力的产生。与通常步行模式的情况下同样,使线110a2以及110a4在相同定时在整个第九预定时间连续地产生张力。在张力产生时间的期间例如也可以设置第九预定时间的间隔。此外,图31A使示出辅助装置100进行的抬起模式的明示工作的一例的图。在图31A中,驱动控制部122在使线110a2以及110a4分别产生第九张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1以及110a3产生张力。
另外,在抬起模式的明示中,在输入装置140的决定按钮144被按压第八预定时间以上时,驱动控制部122在明示了抬起模式的执行决定后,在抬起模式下开始工作。在明示抬起模式的执行决定的情况下,驱动控制部122如图31B所示对于线110a2以及110a4,在相同定时在整个第十预定时间使其连续地产生第十张力。此外,图31B是示出辅助装置100进行的抬起模式的执行决定的明示工作的一例的图。在图31B中,驱动控制部122在使线110a2以及110a4分别产生第十张力时,驱动控制部122也可以不对线110a1以及110a3产生张力。
另外,在明示校准模式的情况下,驱动控制部122使所有的线按顺序产生张力。具体而言,如图32A所示,驱动控制部122以第九预定时间间隔按顺序反复进行对线110a2的第九张力的产生、对线110a4的第九张力的产生、对线110a3的第九张力的产生、对线110a1的第九张力的产生。在各线中,在整个第九预定时间连续地产生张力。在张力产生时间的期间,例如也可以设置第九预定时间的间隔。此外,图32A是示出辅助装置100进行的校准模式的明示工作的一例的图。在图32A中,驱动控制部122在使线110a1产生第九张力时,驱动控制部122也可以不对线110a2、110a3、以及110a4产生张力。在图32A中,在驱动控制部122使线110a2产生第九张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1、110a3、以及110a4产生张力。在图32A中,驱动控制部122在使线110a3产生第九张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1、110a2、以及110a4产生张力。在图32A中,在驱动控制部122使线110a4产生第九张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1、110a2、以及110a3产生张力。
另外,校准模式的明示中,在输入装置140的决定按钮144被按压第八预定时间以上时,驱动控制部122在明示了校准模式的执行决定后,在校准模式开始工作。在明示校准模式的执行决定的情况下,驱动控制部122如图32B所示,对于线110a2、线110a4、线110a3以及线110a1分别按该顺序在整个第十预定时间连续地产生第十张力。在四条线110a1~110a4的张力产生时间的期间也可以设置间隔。此外,图32B是示出辅助装置100进行的校准模式的执行决定的明示工作的一例的图。在图32B中,驱动控制部122在使线110a1产生第十张力时,驱动控制部122也可以不使线110a2、110a3、以及110a4产生张力。在图32B中,驱动控制部122在使线110a2产生第十张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1、110a3、以及110a4产生张力。在图32B中,驱动控制部122在使线110a3产生第十张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1、110a2、以及110a4产生张力。在图32B中,驱动控制部122在使线110a4产生第十张力时,驱动控制部122也可以不使线110a1、110a2、以及110a3产生张力。
在上述中,辅助装置100通过对输入装置140或终端装置150的输入,进行了明示的工作模式的切换以及工作模式的执行决定,但不限定于此。例如,也可以适用由用户进行的线的牵拉。例如,驱动控制部122也可以将一条或多条线以预定的张力以上被牵拉、和/或在预定的模式或定时被牵拉的情况,识别为与输入装置140的模式按钮143被按压的情况相同。例如,线110a1以及110a3若同时以预定的张力以上被牵拉1次,则驱动控制部122也可以识别为与模式按钮143被按压的情况相同。另外,驱动控制部122以与上述不同的方法,将一条或多条线以预定的张力以上被牵拉、和/或在预定的模式或定时被牵拉的情况,识别为与输入装置140的决定按钮144被按压的情况相同。例如,线110a1以及110a3同时以预定的张力以上被牵拉2次,则驱动控制部122也可以识别为与决定按钮144被按压的情况相同。
另外,辅助装置100在输入装置140的模式按钮143被按压时,进行明示出的工作模式的切换,但不限定于此。例如,辅助装置100在明示某一工作模式并且即使经过预定的时间也未从用户输入决定该工作模式的指令的情况下,也可以明示其他工作模式。辅助装置100也可以直至从用户受理某些指令为止,按预定时间按顺序明示4个工作模式。
另外,辅助装置100在明示各工作模式的情况下以及通知各工作模式的执行决定的情况下,在不同的工作模式之间,也可以使马达的驱动方法不同。具体而言,在不同的工作模式之间,马达的驱动定时以及驱动模式也可以不同。例如,在整个1秒钟使线产生张力的情况下,驱动控制部122既可以断续地驱动马达,也可以在不同的工作模式之间使马达的断续的驱动模式不同。例如在不同的工作模式之间,马达的1次驱动时间不同,由此,在1秒钟马达被驱动的次数也可以不同。由此,用户即使根据马达的驱动声也能够识别工作模式。
[4.实施例]
关于使用了实施方式涉及的辅助装置100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。进行了比较的动作是第一模式的工作、第二模式的工作、和新的第四模式的工作。
在第四模式的工作中,辅助装置100对于线110a1以及110a3,与第一模式的工作以及第二模式的工作同样地,控制了线张力。另外,辅助装置100对于线110a2以及110a4,在整个辅助的期间中,连续地产生了最大张力。由此,辅助装置100的装戴者在整个辅助期间中,两条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,左腿的步行相位的第六区间中,将使线110a2产生的张力设为了最大张力的20%。另外,在右腿的步行相位的第八区间中,将使线110a4产生的张力设为了最大张力的20%。并且,在第一模式的工作、第二模式的工作以及第四模式的工作中,将使线110产生的最大张力设为了100N。
对A~D这4人的被实验者进行了实验。此外,被实验者A、C以及D为男性,被实验者B为女性。装戴了辅助装置100的被实验者A~D的所有成员在身体的前部用双手把持行李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四模式的工作这3种辅助的每种辅助。并且,被实验者A~D从3个模式的工作中,选择了一个能够最轻松地步行的最佳的工作。该选择结果如下述的表1所示。从下述的表1来看可以说,第二模式的工作对于在把持行李的同时进行前进步行的装戴者能够有效地辅助步行。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 | 第四模式 |
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,对于一个或多个方式涉及的辅助装置等,基于实施方式以及变形例进行了说明,但是本公开并不限定于实施方式以及变形例。只要不脱离本公开的主旨,将本领域技术人员所能想到的各种变形在本实施方式以及变形例中实施而得到的技术方案、和/或将不同的实施方式以及变形例中的构成要素组合而构建的技术方案也可以包含于1个或多个方式的范围内。
例如,在实施方式以及变形例涉及的辅助装置100中,控制部120使马达114工作而使线110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,不限定于实施方式以及变形例所记载的数值。上述定时以及与张力的输入曲线相关的步行相位的数值也可以相对于实施方式以及变形例所记载的数值具有差异,例如可以在步行相位有数个百分比的差异。
在实施方式以及变形例涉及的辅助装置中,对各个线设置了马达,但是不限定于此,也可以使1个马达与多条线连接。例如,在辅助装置200中,也可以一个马达牵拉线110a1以及104a5。也即是,辅助装置200例如也可以按照对2条线设置1个马达的方式例如具备4个马达。
在实施方式以及变形例涉及的辅助装置中,将上半身带111与膝带112a以及112b连接的线的数量为4条或8条。也就是说,一个膝带上连接了2条或4条线。但是,连接在一个膝带的线的数量不限定于这些。一个膝带上连接的线的数量也可以是2条以上的任何数量。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也可以不同。
本公开能够适用于赋予与用户的状态相应的辅助的装置。
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)
Claims (22)
1.一种辅助装置,具备:
上半身带,其装戴于用户的上半身;
左膝带,其装戴于所述用户的左膝;
右膝带,其装戴于所述用户的右膝;
第一线,其在所述用户的前部将所述上半身带和所述左膝带连接;
第二线,其在所述用户的后部将所述上半身带和所述左膝带连接;
第三线,其在所述用户的前部将所述上半身带和所述右膝带连接;
第四线,其在所述用户的后部将所述上半身带和所述右膝带连接;
至少一个马达;以及
控制电路,
在对把持物品的所述用户的步行进行辅助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,
在所述第一辅助的执行决定前,
所述至少一个马达执行促使所述第一辅助的执行的工作a1~工作a3,
在所述工作a1中,使所述第二线以及所述第四线产生第三阈值以上的张力,
在所述工作a2中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作a3中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,
所述控制电路在所述工作a1~所述工作a3的执行中受理了所述第一辅助的执行决定时,
在所述第一辅助执行前,所述至少一个马达执行表示所述第一辅助的执行决定的工作a4~工作a6,
在所述工作a4中,使所述第二线以及所述第四线产生第四阈值以上的张力,
在所述工作a5中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,
在所述工作a6中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,
所述第一阈值比所述第二阈值大,
所述第四阈值比所述第三阈值大,
所述步行相位表示所述用户前进1步的过程中的步行状态的时间上的定时。
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,
在所述第一辅助中,
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,
在对没有把持物品的所述用户的步行进行辅助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,
在所述第二辅助的执行决定前,
所述至少一个马达执行促使所述第二辅助的执行的工作b1以及工作b2,
在所述工作b1中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作b2中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,
所述控制电路在所述工作b1以及所述工作b2的执行中受理了所述第二辅助的执行决定时,
所述至少一个马达在所述第二辅助的执行前执行表示所述第二辅助的执行决定的工作b3以及工作b4,
在所述工作b3中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,
在所述工作b4中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力。
5.根据权利要求1所述的辅助装置,
在对所述用户抬起物品进行辅助的第三辅助的情况下,
所述至少一个马达,
使所述第二线以及所述第四线产生比第五阈值大的张力,
所述第五阈值比所述第一阈值以及所述第二阈值大,
在所述第三辅助的执行决定前,
所述至少一个马达执行促使所述第三辅助的执行的工作c1,
在所述工作c1中,使所述第二线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,
所述控制电路在所述工作c1的执行中受理了所述第三辅助的执行决定时,
所述至少一个马达在所述第三辅助的执行前执行表示所述第三辅助的执行决定的工作c2,
在所述工作c2中,使所述第二线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力。
6.根据权利要求1所述的辅助装置,
所述至少一个马达包含第一马达、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,并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,并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,并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,并且所述第四线的第二端固定于所述第四马达。
7.根据权利要求1所述的辅助装置,还具备:
第五线,其将所述上半身带和所述左膝带连接,并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,将所述上半身带和所述左膝带连接,并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,将所述上半身带和所述右膝带连接,并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,将所述上半身带和所述右膝带连接,并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,使所述第一线以及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,使所述第二线以及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,使所述第三线以及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,使所述第四线以及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,使所述第一线以及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,使所述第二线以及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,使所述第三线以及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,使所述第四线以及所述第八线产生所述第二阈值以上的张力。
8.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。
9.根据权利要求1所述的辅助装置,
还具备存储器,
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。
10.根据权利要求1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以及所述右腿的步行相位。
11.根据权利要求5所述的辅助装置,
在对没有把持物品的所述用户的步行进行辅助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,
在所述第二辅助的执行决定前,
所述至少一个马达执行促使所述第二辅助的执行的工作b1以及工作b2,
在所述工作b1中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作b2中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,
所述控制电路在所述工作b1以及所述工作b2的执行中受理了所述第二辅助的执行决定时,
所述至少一个马达在所述第二辅助的执行前执行表示所述第二辅助的执行决定的工作b3以及工作b4,
在所述工作b3中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,
在所述工作b4中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,
所述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、所述第二辅助以及所述第三辅助中的至少一个的辅助方法的选择,
基于受理的所述辅助方法,控制所述至少一个马达。
12.一种用于非治疗目的的辅助方法,是使用设置于用户的多条线对所述用户的移动进行辅助的辅助方法,
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:
在对把持物品的所述用户的步行进行辅助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,
在所述第一辅助的执行决定前,
执行促使所述第一辅助的执行的工作a1~工作a3,
在所述工作a1中,使所述第二线以及所述第四线产生第三阈值以上的张力,
在所述工作a2中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作a3中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作a1~所述工作a3的执行中受理了所述第一辅助的执行决定时,
在所述第一辅助执行前,执行表示所述第一辅助的执行决定的工作a4~工作a6,
在所述工作a4中,使所述第二线以及所述第四线产生第四阈值以上的张力,
在所述工作a5中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,
在所述工作a6中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,
所述第一阈值比所述第二阈值大,
所述第四阈值比所述第三阈值大,
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,
所述步行相位表示所述用户前进1步的过程中的步行状态的时间上的定时。
13.根据权利要求12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。
14.根据权利要求12所述的辅助方法,
在所述第一辅助中,
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。
15.根据权利要求12所述的辅助方法,包括:
在对没有把持物品的所述用户的步行进行辅助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,
在所述第二辅助的执行决定前,
执行促使所述第二辅助的执行的工作b1以及工作b2,
在所述工作b1中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作b2中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作b1以及所述工作b2的执行中受理了所述第二辅助的执行决定时,
在所述第二辅助的执行前,执行表示所述第二辅助的执行决定的工作b3以及工作b4,
在所述工作b3中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,
在所述工作b4中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力。
16.根据权利要求12所述的辅助方法,包括:
在对所述用户抬起物品进行辅助的第三辅助的情况下,
使所述第二线以及所述第四线产生比第五阈值大的张力,
所述第五阈值比所述第一阈值以及所述第二阈值大,
在所述第三辅助的执行决定前,
执行促使所述第三辅助的执行的工作c1,
在所述工作c1中,使所述第二线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作c1的执行中受理了所述第三辅助的执行决定时,
在所述第三辅助的执行前,执行表示所述第三辅助的执行决定的工作c2,
在所述工作c2中,使所述第二线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力。
17.根据权利要求12所述的辅助方法,
所述第一线的第一端固定于所述左膝带,并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,并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,并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,并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。
18.根据权利要求12所述的辅助方法,
所述多条线还包含:
第五线,其将所述上半身带和所述左膝带连接,并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,其将所述上半身带和所述左膝带连接,并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,其将所述上半身带和所述右膝带连接,并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,其将所述上半身带和所述右膝带连接,并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,使所述第一线以及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,使所述第二线以及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,使所述第三线以及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,使所述第四线以及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,使所述第一线以及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,使所述第二线以及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,使所述第三线以及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,使所述第四线以及所述第八线产生所述第二阈值以上的张力。
19.根据权利要求12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。
20.根据权利要求12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以及所述右腿的步行相位。
21.根据权利要求16所述的辅助方法,包括:
在对没有把持物品的所述用户的步行进行辅助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,
在所述第二辅助的执行决定前,
执行促使所述第二辅助的执行的工作b1以及工作b2,
在所述工作b1中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作b2中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作b1以及所述工作b2的执行中受理了所述第二辅助的执行决定时,
在所述第二辅助的执行前,执行表示所述第二辅助的执行决定的工作b3以及工作b4,
在所述工作b3中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,
在所述工作b4中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,
经由接口装置,受理包含所述第一辅助、所述第二辅助以及所述第三辅助中的至少一个的辅助方法的选择,
基于受理的所述辅助方法,使所述第一线~所述第四线产生张力。
22.一种计算机可读取记录介质,记录有程序,所述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:
在对把持物品的所述用户的步行进行辅助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,
在所述第一辅助的执行决定前,使所述至少一个马达执行促使所述第一辅助的执行的工作a1~工作a3,
在所述工作a1中,使所述第二线以及所述第四线产生第三阈值以上的张力,
在所述工作a2中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作a3中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第三阈值以上的张力,
在所述工作a1~所述工作a3的执行中,在受理了所述第一辅助的执行决定时,使所述至少一个马达在所述第一辅助执行前执行表示所述第一辅助的执行决定的工作a4~工作a6,
在所述工作a4中,使所述第二线以及所述第四线产生第四阈值以上的张力,
在所述工作a5中,使所述第二线以及所述第三线产生所述第四阈值以上的张力,
在所述工作a6中,使所述第一线以及所述第四线产生所述第四阈值以上的张力,
所述第一阈值比所述第二阈值大,
所述第四阈值比所述第三阈值大,
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