CN110192969B - 步行支援装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供步行支援装置(10),具有机架(50)、多个车轮、驱动器(64R、64L)、蓄电池(B)、以及控制驱动器的驱动控制器(40),该步行支援装置(10)具有:左右一对可动把手(20R、20L),被使用者把持,并与伴随使用者的步行的手臂的摆动配合地相对于机架向前后移动;把手引导器(30R、30L),设置在机架,并在与伴随使用者的步行的手臂的摆动配合的可动范围对可动把手进行引导;以及把持部状态检测器,检测可动把手的状态,驱动控制器基于使用把持部状态检测器检测出的可动把手的状态,控制驱动器来控制步行支援装置的行进速度。
Description
技术领域
本发明涉及步行支援装置。
背景技术
能够自主步行的使用者为了进行更高质量的步行,不依靠步行器,以挺直躯干的正确的姿势,与脚同步地正确地摆动手臂非常重要。
例如,日本特开2017-12546号公报所记载的手推车(相当于步行支援装置)根据使用者把持操纵柄(相当于固定把手)并推动手推车的力亦即握柄力的大小和其方向,产生对手推车辅助行进方向的移动的辅助力。另外,手推车具有旋转角传感器以及倾斜角传感器,基于各种使用状况下的车辆主体的行进方向和倾斜角等信息,驱动车轮以使使用者能够稳定地推动手推车进行步行。
日本特开2009-106446号公报所记载的步行车(相当于步行支援装置)以左右成对的方式具备前轮、后轮、主机架、侧机架、滑块、握柄以及连结棒。滑块固定有握柄,且能够沿着侧机架向前后滑动。另外,滑块经由连结棒与后轮连接。由此,若使用者用左右的手把持左右的握柄,并向前方推出步行车使车体前进,则左右的握柄由于后轮的旋转运动而交替地前后移动。换句话说,步行车与摆动手臂进行步行的使用者一起移动,步行车的动力源是使用者向前后摆动手臂的力。
为了支援使用者正确地与使用者的脚的移动同步地摆动手臂的高质量的步行,必须使使用者摆动手臂以自己的步调步行的使用者的步行速度与步行支援装置行进的行进速度一致。
日本特开2017-12546号公报所记载的手推车不能对与使用者的脚的移动同步地,正确地摆动使用者的手臂的高质量的步行进行支援。
日本特开2009-106446号公报所记载的步行车能够支援使用者在摆动手臂的同时进行步行。但是,除了固定使用者摆动手臂的手臂的摆动宽度之外,没有驱动车轮的驱动源,而通过使用者的手臂的摆动来驱动(旋转)步行车的车轮,所以根据使用者摆动手臂的速度亦即摆臂速度,决定步行车的行进速度。因此,为了调整步行车的行进速度,必须调整使用者的摆臂速度。因此,使用者为了使使用者自身的步行速度与步行车的行进速度一致必须勉强地调整步行速度、摆臂速度,所以有可能不能以自己的步调适当地进行步行。
发明内容
本发明的目的之一在于提供对与使用者的脚的移动同步地正确地摆动手臂的高质量的使用者的步行进行支援,并且成为对于使用者来说自然(轻松)的摆臂状态以及与步行速度对应的行进速度的步行支援装置。
作为本发明的一方式的步行支援装置具有:
机架;
多个车轮,设置在上述机架的下端且包含至少一个驱动轮;
驱动器,驱动上述驱动轮使步行支援装置前进或者后退;
蓄电池,成为上述驱动器的电源;
驱动控制器,控制上述驱动器;
左右一对可动把手,被使用者把持,并与伴随使用者的步行的手臂的摆动配合地相对于上述机架向前后移动;
把手引导器,设置在上述机架,并在与伴随使用者的步行的手臂的摆动配合的可动范围对上述可动把手进行引导;以及
把持部状态检测器,检测上述可动把手的状态。
上述驱动控制器基于使用上述把持部状态检测器检测出的上述可动把手的状态,控制上述驱动器来控制上述步行支援装置的行进速度。
根据上述方式的步行支援装置,基于使用把持部状态检测器检测出的可动把手的状态(例如,可动把手的位置、可动把手的移动速度)控制驱动器,所以能够根据使用者的摆臂状态调整步行支援装置的行进速度。因此,能够对与使用者的脚的移动同步地正确地摆动手臂的高质量的使用者的步行进行支援,并且成为对于使用者来说自然(轻松)的摆臂状态以及与步行速度对应的行进速度。
附图说明
通过参照附图下述的详细描述,本公开的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确。其中,相同的附图标记表示相同的构件,并且其中:
图1是说明步行支援装置的整体构成的立体图。
图2是说明可动把手、固定把手以及导轨的构成以及功能的立体图。
图3是从图2中的III-III方向观察到的可动把手的剖视图。
图4是从图2中的IV-IV方向观察到的可动把手的剖视图。
图5是放大了图2中的固定把手的立体图。
图6是从图5中的VI-VI方向观察到的固定把手的剖视图。
图7是说明步行支援装置的驱动控制器的输入输出的框图。
图8是说明基于各检测器的输出决定的步行支援装置的动作模式的图。
图9是表示从图8中的判定模式移至各动作模式的条件和返回到判定模式的条件的图。
图10是说明步行支援装置的驱动控制器中的第一实施方式的整体处理的顺序的流程图。
图11是说明步行支援装置的驱动控制器中的辅助模式1和训练模式4的处理的顺序的流程图。
图12是说明步行支援装置的驱动控制器中的辅助模式2和训练模式3的处理的顺序的流程图。
图13是说明步行支援装置的驱动控制器中的训练模式1的处理的顺序的流程图。
图14是说明步行支援装置的驱动控制器中的训练模式2的处理的顺序的流程图。
图15是说明步行支援装置的驱动控制器中的转弯的判定和步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定的处理的顺序的流程图。
图16是说明基于身体状态、气氛状态以及车体状态转移动作模式的模式转移条件的图。
图17是说明自动地切换动作模式的情况下的移至各动作模式的条件的图。
图18是说明步行支援装置的驱动控制器中的第二实施方式的整体处理的顺序的流程图。
图19是说明步行支援装置的驱动控制器中的训练模式1、2的处理[S900]的顺序的流程图。
图20是步行支援装置的俯视图,是说明相对机架前后位置、把手前后中央位置、假想前后基准位置等的图。
图21是说明前后方向差·修正量特性的例子的图。
图22是说明将在前后方向进行滑动的可动把手变更为在前后方向进行摆动的可动把手的步行支援装置的例子的图。
具体实施方式
以下使用附图对用于实施本发明的方式进行说明。此外,在图中记载了X轴、Y轴、Z轴的情况下,各轴相互正交。而且在图1中,Z轴方向表示从前轮60FR向后轮60RR的方向,X轴方向表示从机架50的左朝向右的方向。另外,在机架50中,将X轴方向设为“右”,相对于X轴方向将相反方向设为“左”,将Z轴方向的相反方向设为“前”,将Z轴方向设为“后”。另外,将Y轴方向设为“上”,并将Y轴方向的相反方向设为“下”。另外,对于绕X轴、Y轴、Z轴的各个轴时的角速度来说,将对于从X轴方向观察到的旋转的角速度设为俯仰角速度,将对于从Y轴方向观察到的旋转的角速度设为偏转角速度,并将对于从Z轴方向观察到的旋转的角速度设为侧倾角速度。此外,对于各个角速度的大小来说,将对于从X轴、Y轴、Z轴的各个方向观察顺时针的旋转的角速度的大小设为“正”,并将对于从X轴、Y轴、Z轴的各个方向观察逆时针的旋转的角速度的大小设为“负”。
使用图1对用于实施本发明的方式的概略结构进行说明。图1是说明本实施方式的步行支援装置10的图。步行支援装置10具有导轨30R、30L(相当于臂部、把手引导器)、驱动控制器40、机架50、前轮60FR、60FL、后轮60RR、60RL、驱动器64R、64L(例如电动马达)、控制面板70、蓄电池B、以及再生电力回收器65。此外,前轮60FR、60FL、后轮60RR、60RL相当于多个车轮。
如图1所示,机架50呈相对于左右方向对称的形状,在机架50的右侧以沿着机架50的前后方向延伸的方式设置有导轨30R,在左侧以沿着机架50的前后方向延伸的方式设置有导轨30L。使用者从机架50的开放侧进入导轨30R与导轨30L之间,对步行支援装置10进行操作。前轮60FR、60FL是设置在机架50的前方下端的从动轮(可旋转的脚轮)。
另外,在机架50设置有检测外部空气温度的外部空气温度传感器54、和检测X轴Y轴Z轴的各轴向上的步行支援装置10的倾斜的三轴加速度·角速度传感器52。后轮60RR、60RL是设置在机架50的后方下端的驱动轮,分别经由传动带62被驱动器64R、64L驱动。在图1所示的例子中,示出作为驱动轮的后轮为左右一对,并分别独立地被驱动器驱动的例子。通过该后轮60RR、60RL,能够使步行支援装置10前进、后退、右转、以及左转。
导轨30R具有使用者能够把持的可动把手20R(相当于把持部)和固定把手20FR(相当于把持部)。导轨30L具有使用者能够把持的可动把手20L(相当于把持部)和固定把手20FL(相当把持部)。可动把手20R设置于导轨30R且能够沿着导轨30R与使用者的步行的手臂的摆动配合地向前后方向移动。另外,可动把手20L设置于导轨30L且能够沿着导轨30L与使用者的步行的手臂的摆动配合地向前后方向移动。
在机架50上的导轨30R、30L的各个分别设置有固定把手20FR、20FL。此外,导轨30R、30L并不限定于向上方弯曲为凹状的形状,也可以是直线形状。
如图1所示,控制面板70例如设置在机架50的上部且使用者容易操作的位置。控制面板70具有主开关72、辅助量调整旋钮74a、负荷量调整旋钮74b、模式手动切换器76a、模式自动切换器开关76b、以及监视器78(相当于显示器)。
作为动作模式,步行支援装置10具有对伴随使用者的步行的使用者的身体的动作赋予负荷的训练模式、和减少伴随使用者的步行的使用者的身体的动作的负荷的辅助模式。动作模式切换器76具有模式手动切换器76a、模式自动切换器开关76b、以及模式自动切换器76AT(参照图7)。模式手动切换器76a通过使用者的手动操作,切换步行支援装置10中的动作模式。模式手动切换器76a能够选择“辅助模式”、“训练模式1”、“训练模式2”、“训练模式3、4”这四个动作模式的状态(参照图9)。
模式自动切换器开关76b是许可驱动控制器40自动地切换动作模式的开关。在模式自动切换器开关76b接通的情况下,驱动控制器40中的模式自动切换器76AT基于由模式手动切换器76a选择出的信息和图16以及图17的条件,自动地切换动作模式。
辅助量调整旋钮74a是调整辅助模式时的辅助力的大小(辅助量)的旋钮,负荷量调整旋钮74b是调整训练模式时的负荷的大小(负荷量)的旋钮。
监视器78是显示动作模式信息的监视器,除了显示动作模式信息之外,例如还显示蓄电池B的充电量、步行履历、使用者的身体状态的信息、使用者的身体信息履历、周围的气氛状态、负荷量·辅助量、步行支援装置10中的动作履历、以及车体的状态等。
使用图2~图6对步行支援装置10的结构进行详细说明。此外,步行支援装置10除了控制面板70、驱动控制器40、蓄电池B以及再生电力回收器65之外,是在机架50的左右对称的结构,所以省略左侧的说明而主要对右侧的结构进行说明。图2是说明可动把手20R、固定把手20FR以及导轨30R的构成以及功能的立体图。另外,图3是从图2中的III-III方向观察到的可动把手20R的剖视图。图4是从图2中的IV-IV方向观察到的可动把手20R的剖视图。图5是放大了图2中的固定把手20FR的立体图。图6是从图5中的VI-VI方向观察到的固定把手20FR的剖视图。
如图2所示,导轨30R具有可动把手20R、带轮PB、PF、以及线W。导轨30R具有向上方弯曲为凹状的形状,具有沿着前后方向向上方开口的作为可动把手20R的可动范围的导轨狭缝部38。另外,导轨30R分别在前后方向上的两端设置有带轮PB、PF。线W挂在配置在前方的带轮PF和配置在后方的带轮PB上,并使带轮PB、PF各自的旋转联动。另外,马达32R、右把手位置检测器34R(例如编码器)以及把手移动限制器35R以同轴的方式设置于带轮PF。如图4所示,在锚定部22B的线连接部WA固定有线,在线孔WH以不被固定的方式插入有线。而且,在锚定部22B连接有可动把手20R。由此,马达32R通过使带轮PF旋转而使线W在带轮间旋转,从而能够辅助可动把手20R的移动,或者对可动把手20R的移动施加负荷。右把手位置检测器34R将伴随导轨30R上的可动把手20R的移动的带轮PF的旋转量输出给驱动控制器40。
如图3所示,可动把手20R具有把手轴部21a、轴部嵌入孔21b、滑块22、手柄部26a、开关手柄部26b、以及制动器操纵杆BKL。另外,滑块22由把手保持部22A和锚定部22B构成。
如图3所示,施压器24的一端与把手轴部21a连接,另一端与轴部嵌入孔21b的底部连接。在把手轴部21a的连接有施压器24的端部沿圆周方向设置有凸缘部21c。另外,在轴部嵌入孔21b的开口的内侧壁面设置有内凸缘部20c。由此,手柄部26a能够不与把手轴部21a分离,沿着把手轴部21a的长边方向上下滑动。即,可动把手20R具有能够进行向突出方向的伸缩的伸缩机构。
在把手轴部21a的未连接施压器24的一侧设置有把手支承轴JK。把手支承轴JK的轴的前端大致形成为球状,并与设置在把手保持部22A的凹部形成球窝接头。由此,可动把手20R能够在被开口限制的范围内相对于把手保持部22A向前后左右倾斜(参照图3、图4)。检测该倾斜量的右把手倾斜检测器33R设置在把手保持部22A的开口并从前后左右配置于把手支承轴JK。例如也可以在把手支承轴JK侧面与把手保持部22A的开口之间设置弹簧,右把手倾斜检测器33R是检测基于该弹簧的伸缩伸长的压力的压力传感器。
如图3所示,开关手柄部26b被设置为通过手柄施压器28(例如弹簧)在手柄部26a与开关手柄部26b之间产生规定的缝隙。若使用者把持可动把手20R则开关手柄部26b向手柄部26a侧移动,把持检测器25R被施加压力从而接通,若不被施加压力则断开。把持检测器25R例如也可以是压力开关或者按钮开关。
如图3所示,在手柄部26a的一部分设置有心率体温传感器27a。心率体温传感器27a在使用者把持了可动把手20R(20L)的情况下,以规定周期测量使用者的心率和体温。例如也可以使用红外线测定手上的把持的部分的血流来测量使用者的心率。另外,例如也可以测定根据温度变化而变化的热敏电阻的电阻的变化、使用者把持的部分产生的红外线的变化来测量使用者的体温。
制动器操纵杆BKL的一端与手柄部26a的前侧下方连接。具有若使用者把持制动器操纵杆BKL并拉向手柄部26a侧,则锁定前轮60FR、60FL、后轮60RR、60RL的旋转,并维持该锁定状态,若进一步进行拉拽则解除锁定的机构(图示省略)。
如图2所示,在导轨30R设置有进行相对于机架50的可动把手20R的移动的许可和禁止的把手移动限制器35R。例如把手移动限制器35R具有锁定马达32R的旋转的锁定机构,通过锁定马达32R的旋转禁止把手的移动,通过解除马达32R的旋转的锁定,许可相对于导轨的(即,相对于机架的)把手的移动。
如图2和图4所示,在设置于锚定部22B的线孔WH插入有线W的一方,线W的另一方连接(固定)于线连接部WA。另外,可动把手20R的连接把手保持部22A与锚定部22B的缩颈的部分能够在导轨狭缝部38滑动,并在导轨30R上移动。
信号电缆36的一方与锚定部22B连接,另一方与驱动控制器40连接,将来自把持检测器25R和右把手倾斜检测器33R的检测信号传递到驱动控制器40。信号电缆36例如只要是柔性电缆等具有柔软性的电缆即可。驱动控制器40能够基于来自右把手位置检测器34R的检测信号,检测导轨30R上的可动把手20R的位置。驱动控制器40能够基于来自右把手倾斜检测器33R的检测信号,检测可动把手20R向前后左右的哪个方向倾斜多少。驱动控制器40能够基于来自把持检测器25R的检测信号,检测可动把手20R是否被使用者把持。
如图5所示,固定把手20FR(20FL)具有手柄部26Fa和开关手柄部26Fb。心率体温传感器27b在使用者把持了可动把手20R的情况下,以规定周期测量使用者的心率和体温。心率体温传感器27b中的使用者的心率和体温的测量与心率体温传感器27a相同所以省略说明。
如图6所示,开关手柄部26Fb被设置为通过手柄施压器28(例如弹簧)在手柄部26Fa与开关手柄部26Fb之间产生规定的缝隙。若使用者把持固定把手20FR则开关手柄部26Fb向手柄部26Fa侧移动,把持检测器25FR被施加压力从而接通,并输出与压力成比例的检测信号,若未被施加压力则断开。把持检测器25FR例如只要是压敏传感器等输出与被施加的压力成比例的检测信号的器件即可。
使用图7~图17,对步行支援装置10的功能以及各动作模式下的处理进行详细说明。
图7是说明步行支援装置10(参照图1)中的驱动控制器40(例如具备了CPU的控制装置)的输入输出的框图。如图7所示,驱动控制器40基于来自状态检测器80的输入信息、存储于存储器44的信息、以及来自控制面板70的输入信息,控制马达32R、32L、把手移动限制器35R、35L、以及驱动器64R、64L。
驱动控制器40以成为作为使步行支援装置10行进的目标的目标行进速度(VR、VL)的方式控制驱动器64R、64L,来驱动作为驱动轮的后轮60RR、60RL。此外,目标行进速度VR是基于使用者的动作使步行支援装置10的后轮60RR行进的目标行进速度,目标行进速度VL是基于使用者的动作使步行支援装置10的后轮60RL行进的目标行进速度(参照图1)。
如图7所示,状态检测器80由把持部状态检测器81、身体状态检测器82、车体状态检测器83、以及气氛状态检测器84构成。
把持部状态检测器81由可动把手作用力检测器81a、可动把手移动量检测器81b、以及固定把手作用力检测器81c构成。
可动把手作用力检测器81a具有把持检测器25R、25L、右把手倾斜检测器33R、以及左把手倾斜检测器33L。可动把手作用力检测器81a检测使用者的可动把手20R、20L(参照图1)的把持的有无、和使用者向前方推压把持的可动把手20R、20L的力以及向后方拉拽的力亦即可动把手作用力,并将与检测出的状态对应的信号输出给驱动控制器40。
可动把手移动量检测器81b具有右把手位置检测器34R和左把手位置检测器34L。可动把手移动量检测器81b检测使用者把持可动把手20R、20L并摆动手臂进行步行时的可动把手20R、20L相对于导轨30R、30L(参照图1)的规定时间的移动量,并将与检测出的量对应的信号输出给驱动控制器40。
可动把手移动量检测器81b检测使用者把持可动把手20R、20L并摆动手臂进行步行时的可动把手20R、20L相对于导轨30R、30L向前后方向移动的宽度亦即移动宽度DR、DL(相当于手臂的摆动宽度),并将与检测出的状态对应的信号输出给驱动控制器40。
固定把手作用力检测器81c具有把持检测器25FR、25FL。固定把手作用力检测器81c检测使用者的固定把手20FR、20FL的把持的有无、和使用者向前方推压把持的固定把手20FR(20FL)(参照图1)的力以及向后方拉拽的力亦即固定把手作用力,并将与检测出的状态对应的信号输出给驱动控制器40。
身体状态检测器82是检测使用者的身体状态的装置,具有心率体温传感器27a、27b和身体信息履历82a。身体状态检测器82通过心率体温传感器27a、27b检测使用者的身体状态,例如使用者的心率、体温,并将与检测出的状态对应的信号输出给驱动控制器40。
身体状态检测器82在身体信息履历82a中存储使用者的身体信息的履历(例如,心率、体温、步数)。此外,例如将使用者在前后方向往复摆臂一次的情况下的步数设为两步,并基于来自可动把手移动量检测器81b的信息计算步数。
车体状态检测器83是检测包含步行支援装置10的动作履历的步行支援装置10的状态的装置,具有行进速度获取器56R、行进速度获取器56L、三轴加速度·角速度传感器52、以及动作履历信息58。
行进速度获取器56R和行进速度获取器56L分别与驱动器64R、64L连接,并将相当于后轮60RR、60RL(参照图1)各自的向前方或者后方行进的行进速度(VdR、VdL)的检测信号输出给驱动控制器40。
三轴加速度·角速度传感器52分别对X轴Y轴Z轴三个方向的轴测量加速度,并且测量以三个方向各个方向的轴为中心的旋转的角速度。三轴加速度·角速度传感器52例如在步行支援装置10在倾斜面行进的情况下,将与相对于倾斜面的车辆的X轴Y轴Z轴各个轴的倾斜对应的检测信号输出给驱动控制器40。另外,三轴加速度·角速度传感器52也检测施加给步行支援装置10的车体的加速度的变化(对车体的冲击),并将与检测出的加速度的变化对应的信号输出给驱动控制器40。另外,三轴加速度·角速度传感器52也检测步行支援装置10的车体的俯仰角速度、偏转角速度、侧倾角速度,并将与检测出的角速度对应的信号输出给驱动控制器40。
车体状态检测器83在动作履历信息58中存储步行支援装置10的动作履历(例如,步行距离、步行时间),并检测步行支援装置10的状态(例如,步行支援装置的行进速度、车体的倾斜、行进速度)。
气氛状态检测器84是检测使用者的周围的气氛状态(例如,外部空气温度)的装置,具有外部空气温度传感器54。气氛状态检测器84通过外部空气温度传感器54检测外部空气温度,并将与检测出的状态对应的信号输出给驱动控制器40。
驱动控制器40基于可动把手20R、20L(参照图1、图2)的移动量,计算可动把手20R、20L相对于机架50向前方的移动速度亦即前方评价速度(VRhf、VLhf)、和可动把手20R、20L相对于机架50向后方的移动速度亦即后方评价速度(VRhb、VLhb)。此外,对于相对于机架50的可动把手20R、20L的移动速度的大小来说,将前方向的移动的情况设为“正”,并将后方的情况设为“负”。
例如根据使用者向前方或者后方摆动手臂的情况下的可动把手(20R、20L)的移动速度计算前方评价速度(VRhf、VLhf)或者后方评价速度(VRhb、VLhb)。具体而言,根据以下的顺序导出。此外,由于在左右的可动把手中处理相同,所以仅对右侧的可动把手20R的前方评价速度(VRhf)和后方评价速度(VRhb)进行说明。
右侧的可动把手20R的前方评价速度(VRhf)的导出:驱动控制器40基于以规定间隔测量出的可动把手20R的移动量,求出可动把手20R的移动速度。驱动控制器40仅对求出的可动把手20R的移动速度中,可动把手20R向前方移动的前方移动速度(移动速度的大小为“正”)进行累计(积分处理)。驱动控制器40通过将累计的可动把手20R的前方移动速度除以规定时间(平均处理),来导出前方评价速度(VRhf)。
右侧的可动把手20R的后方评价速度(VRhb)的导出:驱动控制器40基于以规定间隔测量出的可动把手20R的移动量,求出可动把手20R的移动速度。驱动控制器40仅对求出的可动把手20R的移动速度中,可动把手20R向后方移动的后方移动速度(移动速度的大小为“负”)进行累计(积分处理)。驱动控制器40通过将累计的可动把手20R的前方移动速度除以规定时间(平均处理),来导出后方评价速度(VRhb)。
负荷量·辅助量变更器74具有辅助量调整旋钮74a和负荷量调整旋钮74b。辅助量调整旋钮74a将与辅助模式下的调整辅助力的大小(辅助量)的调整量(辅助调整量)对应的检测信号输出给驱动控制器40。负荷量调整旋钮74b将与训练模式下的调整负荷的大小(负荷量)的调整量(负荷调整量)对应的检测信号输出给驱动控制器40。负荷量·辅助量变更器74在辅助模式的情况下,基于来自状态检测器80的信息和辅助调整量变更辅助量。负荷量·辅助量变更器74在训练模式的情况下,基于来自状态检测器80的信息和负荷调整量变更负荷量。
负荷量·辅助量变更器74具有学习器74c,基于使用气氛状态检测器84检测出的使用者的周围的气氛状态、使用车体状态检测器83检测出的步行支援装置10的动作履历、以及使用身体状态检测器82检测出的使用者的身体状态,在训练模式的情况下调整负荷量,在辅助模式的情况下调整辅助量。学习器74c中的学习器例如基于存储于存储器44的使用者的过去的使用履历(步行时间、步行距离、负荷量、辅助量)、使用者的过去的身体信息履历(心率、体温、步数)决定适当的负荷量、适当的辅助量。由此,不会过度地对使用者赋予负荷,也不会过度地辅助使用者,所以能够更适当地抑制使用者的体力的衰减(体力维持)。
存储器44是存储信息的装置,根据驱动控制器40的要求进行信息的存储和读出。存储器44存储在状态检测器80中获取到的信息、驱动控制器40中的运算结果、步行支援装置10的动作履历、使用者的步行的过去的辅助模式下的辅助量、训练模式下的负荷量等信息。
控制面板70提供使用者操作步行支援装置10所需要的开关类和监视器78。使用者通过使主开关72成为接通的状态,而使步行支援装置10成为能够行进的状态。使用者能够通过辅助量调整旋钮74a和负荷量调整旋钮74b,调整训练模式下的负荷量和辅助模式下的辅助量。另外,使用者能够通过对模式手动切换器76a进行切换,来选择所希望的动作模式(“辅助模式”、“训练模式1”、“训练模式2”、“训练模式3、4”)。在接通了模式自动切换器开关76b的情况下,驱动控制器40在使用者选择的动作模式与规定的动作模式之间自动地切换动作模式。
使用图8~图17,对驱动控制器40(参照图7)中的步行支援装置10(参照图1)的动作模式的判定、和基于判定出的动作模式的处理进行详细说明。
图8是说明基于各检测器的输出决定的步行支援装置10的动作模式的状态迁移图。图9是表示从图8中的判定模式JDM移至各动作模式的条件和返回到判定模式JDM的条件的图。图10是说明步行支援装置10的驱动控制器40的整体处理的顺序的流程图。
图8是说明基于各检测器的输出决定的步行支援装置10的动作模式的图。如图8所示,步行支援装置10具有由判定模式JDM、辅助模式1(AM1)、辅助模式2(AM2)、训练模式1(TR1)、训练模式2(TR2)、训练模式3(TR3)、以及训练模式4(TR4)构成的动作模式。
若主开关72(参照图7)成为接通(电源接通)的状态,则驱动控制器40读出存储于存储器44的动作履历并写入动作履历信息58。其后,驱动控制器40使步行支援装置10移至判定模式JDM。在移至判定模式JDM之后,驱动控制器40通过状态检测器80获取各状态,并使步行支援装置10移至基于获取到的各状态的动作模式。若主开关72为断开(电源断开)的状态,则驱动控制器40将与动作履历信息58中的动作履历相关的信息(例如,步行距离、步行时间)存储到存储器44并结束动作。
如图8所示,动作模式由固定把手把持模式FXHM和可动把手把持模式FRHM构成。固定把手把持模式FXHM是使用者把持固定把手20FR、20FL(参照图1),并使步行支援装置10行进来进行步行的情况。可动把手把持模式FRHM是使用者把持可动把手20R、20L(参照图1),并使步行支援装置10行进来进行步行的情况。
固定把手把持模式FXHM由于使用者把持固定把手20FR、20FL,所以是不摆动手臂的无摆臂步行模式NHM1。可动把手把持模式FRHM由虽然把持可动把手20R、20L但不摆动手臂的无摆臂步行模式NHM2、和摆动手臂的有摆臂步行模式YHM构成。
对于可动把手把持模式FRHM中的无摆臂步行模式NHM2来说,虽然使用者把持可动把手20R、20L,但被固定在导轨30R、30L(参照图1)的规定的位置,相当于固定把手把持模式FXHM(无摆臂步行模式NHM1)。有摆臂步行模式YHM是使用者把持可动把手20R、20L,并使其沿着导轨30R、30L的前后方向移动使步行支援装置10行进来进行步行的情况。
固定把手把持模式FXHM由辅助模式1(AM1)和训练模式4(TR4)构成。可动把手把持模式FRHM中的无摆臂步行模式NHM2由辅助模式2(AM2)和训练模式3(TR3)构成。可动把手把持模式FRHM中的有摆臂步行模式YHM由训练模式1(TR1)和训练模式2(TR2)构成。
辅助模式1(AM1)和辅助模式2(AM2)能够减轻步行支援装置10的使用者的身体的动作的负荷。具体而言,能够以比伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)成为无负荷状态的动作(步行)的辅助力大规定量的辅助力使步行支援装置10行进。由此,能够减轻伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)的负荷。
训练模式1(TR1)在使再生电力回收器65动作的同时使步行支援装置10行进。再生电力回收器65与后轮60RR、60RL连接(参照图1),并将旋转能够量转换为电力进行回收(参照图1、图7)。另外,训练模式1(TR1)能够通过马达32R、32L对于可动把手20R、20L的前后方向的移动赋予负荷,而使步行支援装置10行进。由此,能够对于伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行、摆臂)赋予负荷。
训练模式2(TR2)能够以对可动把手20R、20L无负荷,且伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)成为无负荷状态的动作的辅助力使步行支援装置10行进。由此,能够减轻伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)的负荷。
训练模式3(TR3)在使再生电力回收器65动作的同时使步行支援装置10行进。因此,与辅助模式2(AM2)相比较,为了使步行支援装置10行进,使用者需要以更强的力推压或者拉拽步行支援装置10。由此,能够对于伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)赋予负荷。
训练模式4(TR4)在使再生电力回收器65动作的同时使步行支援装置10行进。因此,与辅助模式1(AM1)相比较,为了使步行支援装置10行进,使用者需要以更强的力推压或者拉拽步行支援装置10。由此,能够对于伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)赋予负荷。
图9是表示从图8中的判定模式JDM移至各动作模式的条件和返回到判定模式JDM的条件的图。在图9中,条件C1~条件C6是从图8中的判定模式JDM移至各动作模式的条件,条件CR1~条件CR6是从各动作模式返回到判定模式JDM的条件。此外,在图9中,“-”表示状态可以是“0”或者“1”的任何一个。
根据模式手动切换器76a(参照图7)、可动把手(20R、20L)的状态(参照图1)、以及固定把手(20FR、20FL)的状态(参照图1)判定向各动作模式的转移。根据当前的动作模式、可动把手(20R、20L)的状态、以及固定把手(20FR、20FL)的状态判定从各动作模式返回到判定模式JDM的条件。
在图9中,在通过把持检测器25R、25L(参照图3)检测出使用者把持着可动把手20R、20L的任意一方的情况下可动把手把持状态为“1=有把持”,在检测到双方都未把持的情况下可动把手把持状态为“0=无把持”。
在通过把持检测器25FR、25FL(参照图6)检测出使用者把持固定把手20FR、20FL的任意一方的情况下固定把手把持状态为“1=有把持”,在检测出双方都未把持的情况下固定把手把持状态为“0=无把持”。
在从右把手位置检测器34R、和左把手位置检测器34L的任意一方输出了伴随可动把手20R、20L的移动的检测信号的情况下,可动把手20R、20L的摆臂的状态为“1=有”,否则为“0=无”。
驱动控制器40在条件C1~条件C6的任意一个成立的情况下,使动作模式成为与各条件对应的动作模式。以下,对从判定模式JDM移至各动作模式的判定进行详细说明。
在模式手动切换器76a的选择为“辅助模式”,可动把手把持状态为“0=无把持”,摆臂状态为“0=无”,且固定把手把持状态为“1=有把持”的情况下,条件C1成立,驱动控制器40使动作模式从判定模式JDM移至辅助模式1(AM1)。
在模式手动切换器76a的选择为“辅助模式”,可动把手把持状态为“1=有把持”,摆臂状态为“0=无”,且固定把手把持状态为“0=无把持”的情况下,条件C2成立,驱动控制器40使动作模式从判定模式JDM移至辅助模式2(AM2)。
在模式手动切换器76a的选择为“训练模式1”,可动把手把持状态为“1=有把持”,摆臂状态为“1=有”,且固定把手把持状态为“0=无把持”的情况下,条件C3成立,驱动控制器40使动作模式从判定模式JDM移至训练模式1(TR1)。
在模式手动切换器76a的选择为“训练模式2”,可动把手把持状态为“1=有把持”,摆臂状态为“1=有”,且固定把手把持状态为“0=无把持”的情况下,条件C4成立,驱动控制器40使动作模式从判定模式JDM移至训练模式2(TR2)。
在模式手动切换器76a的选择为“训练模式3”,可动把手把持状态为“1=有把持”,摆臂状态为“0=无”,且固定把手把持状态为“0=无把持”的情况下,条件C5成立,驱动控制器40使动作模式从判定模式JDM移至训练模式3(TR3)。
在模式手动切换器76a的选择为“训练模式3”,可动把手把持状态为“0=无把持”,摆臂状态为“0=无”,固定把手把持状态为“1=有把持”的情况下,条件C6成立,驱动控制器40使动作模式从判定模式JDM移至训练模式4(TR4)。
驱动控制器40在条件CR1~条件CR6的任意一个成立的情况下,结束当前的动作模式(参照图8)并移至判定模式JDM。以下,对从各动作模式移至判定模式JDM的判定进行详细说明。
在当前的模式为“辅助模式1(AM1)”,且固定把手把持状态为“0=无把持”的情况下,不管其它的状态,条件CR1均成立,驱动控制器40使动作模式从辅助模式1(AM1)移至判定模式JDM。
在当前的模式为“辅助模式2(AM2)”,且可动把手把持状态为“0=无把持”的情况下,不管其它的状态,条件CR2均成立,驱动控制器40使动作模式从辅助模式2(AM2)移至判定模式JDM。
在当前的模式为“训练模式1(TR1)”,且可动把手把持状态为“0=无把持”的情况下,不管其它的状态,条件CR3均成立,驱动控制器40使动作模式从训练模式1(TR1)移至判定模式JDM。
在当前的模式为“训练模式2(TR2)”,且可动把手把持状态为“0=无把持”的情况下,不管其它的状态,条件CR4均成立,驱动控制器40使动作模式从训练模式2(TR2)移至判定模式JDM。
在当前的模式为“训练模式3(TR3)”,且可动把手把持状态为“0=无把持”的情况下,不管其它的状态,条件CR5均成立,驱动控制器40使动作模式从训练模式3(TR3)移至判定模式JDM。
在当前的模式为“训练模式4(TR4)”,且固定把手把持状态为“0=无把持”的情况下,不管其它的状态,条件CR6均成立,驱动控制器40使动作模式从训练模式4(TR4)移至判定模式JDM。
驱动控制器40的处理顺序有第一实施方式的处理顺序和第二实施方式的处理顺序。第一实施方式的处理顺序是在图8所示的训练模式1以及训练模式2中基于可动把手20R、20L的移动速度控制驱动器64R、64L的处理顺序。第二实施方式的处理顺序是在图8所示的训练模式1以及训练模式2中基于可动把手的位置控制驱动器64R、64L的处理顺序。首先使用图10~图17对第一实施方式的处理顺序进行说明。图10是说明步行支援装置10(参照图1)的驱动控制器40(参照图7)的第一实施方式的处理顺序的整体处理的顺序的流程图。使用图10的流程图对步行支援装置10的驱动控制器40的处理顺序进行说明。此外,为了便于说明,各处理中的动作模式除了需要的情况之外省略图8中的附图标记。
驱动控制器40的整体处理由获取由状态检测器80检测到的各状态(步骤S100)、基于获取到的各状态的动作模式的判定(步骤S200)、使步行支援装置10行进的目标行进速度的计算(步骤S170、步骤S300~步骤S800)、以及驱动作为驱动轮的后轮60RR、60RL(参照图1)以成为目标行进速度(步骤S180)的处理构成。此外,驱动控制器40在被启动的情况下,以规定时间间隔(例如数[ms]间隔)执行整体处理。
以下,对步骤S100(获取由状态检测器80检测到的各状态)进行详细说明。
在步骤S100中,驱动控制器40获取来自状态检测器80(把持部状态检测器81、身体状态检测器82、车体状态检测器83、气氛状态检测器84)的信息(检测信号),并将检测到的各种状态(输入状态)存储于存储器44。驱动控制器40基于通过状态检测器80获取到的信息,计算前方评价速度VRhf、VLhf和后方评价速度VRhb、VLhb,并存储于存储器44。驱动控制器40结束通过状态检测器进行的各状态的获取(步骤S100),并返回到整体处理。
例如,驱动控制器40在步骤S100中,检测以下的输入状态,并存储于存储器44。
固定把手把持状态:使用者是否把持固定把手20FR、20FL的任意一方。
固定把手作用力:使用者向前方推压把持的固定把手20FR、20FL的力以及向后方拉拽的力。
可动把手把持状态:使用者是否把持可动把手20R、20L的任意一方。
可动把手作用力:使用者向前方推压把持的可动把手20R、20L的力以及向后方拉拽的力。
摆臂的状态:使用者是否把持可动把手20R、20L的任意一方并向前后方向摆动手臂。
移动宽度(DR、DL):使用者把持可动把手20R、20L并摆动手臂进行步行时的可动把手20R、20L相对于导轨30R、30L向前后方向移动的宽度(相当于手臂的摆动宽度)。
前方评价速度(VRhf、VLhf):可动把手20R、20L相对于机架50向前方的移动速度。
后方评价速度(VRhb、VLhb):可动把手20R、20L相对于机架50向后方的移动速度。
心率、体温:使用者的使用步行支援装置10时的心率、体温。
行进速度(VdR、VdL):后轮60RR、60RL各自的向前方或者后方行进的行进速度。
加速度:施加给步行支援装置10的对X轴Y轴Z轴三个方向的轴的各个轴的加速度。
角速度:以X轴Y轴Z轴三个方向的各个轴为中心的旋转的角速度。
累积的步行时间:存储于存储器44的使用者的利用步行支援装置10进行的步行的累积时间。
累积的步行距离:存储于存储器44的使用者的基于步行支援装置10的步行的累积距离。
外部空气温度:步行支援装置10的周围的外部空气的温度。
主开关72的状态:步行支援装置10的主开关的接通(动作)或者断开(停止)的状态。
模式手动切换器76a的状态:由使用者选择出的步行支援装置10的动作模式。
模式自动切换器开关76b的状态:开关接通(动作模式自动切换动作)或者断开(动作模式自动切换停止)的状态。
辅助调整量:辅助模式下的调整辅助力的大小的调整量。
负荷调整量:训练模式下的调整负荷的大小的调整量。
在步骤S200(基于获取到的各状态的动作模式的判定)中,驱动控制器40读出存储于存储器44的由状态检测器获取到的各状态,基于这些信息并根据图9,判定条件成立的动作模式(参照图8),并进入步骤S110(参照图10)。
在步骤S110中,驱动控制器40在判定出的动作模式为辅助模式1(AM1)的情况下(是),进入步骤S300,在不为辅助模式1(AM1)的情况下(否),进入步骤S120。
在步骤S120中,驱动控制器40在判定出的动作模式为训练模式4(TR4)的情况下(是),进入步骤S400,在不为训练模式4(TR4)的情况下(否),进入步骤S130。
在步骤S130中,驱动控制器40在判定出的动作模式为辅助模式2(AM2)的情况下(是),进入步骤S500,在不为辅助模式2(AM2)的情况下(否),进入步骤S140。
在步骤S140中,驱动控制器40在判定出的动作模式为训练模式3(TR3)的情况下(是),进入步骤S600,在不为训练模式3(TR3)的情况下(否),进入步骤S150。
在步骤S150中,驱动控制器40在判定出的动作模式为训练模式1(TR1)的情况下(是),进入步骤S700,在不为训练模式1(TR1)的情况下(否),进入步骤S160。
在步骤S160中,驱动控制器40在判定出的动作模式为训练模式2(TR2)的情况下(是),进入步骤S800,在不为训练模式2(TR2)的情况下(否),进入步骤S170。
在步骤S170中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的目标行进速度=0(判定模式),并进入步骤S180。
在步骤S180中,驱动控制器40以使步行支援装置10的目标行进速度(VR、VL),在前进的情况下为前进的目标行进速度亦即目标前进速度(VfdR、VfdL),在后退的情况下为后退的目标行进速度亦即目标后退速度(VbdR、VbdL),在除此以外的情况下为“0”的方式分别控制驱动器64R、64L来驱动后轮60RR和后轮60RL,并结束整体处理。
图11所示的[S300]是说明步行支援装置10的驱动控制器40中的辅助模式1(AM1)的处理的顺序的流程图(参照图1、图7、图8)。使用图11所示的[S300]的流程图对步骤S300(辅助模式1下的处理)进行说明。
在步骤S310中,驱动控制器40在基于来自固定把手作用力检测器81c的信息而使用者对固定把手20FR、20FL的作用力为前方向的情况下(是),进入步骤S320,在使用者对固定把手20FR、20FL的作用力不为前方向的情况下(否),进入步骤S330。
在步骤S320中,驱动控制器40计算与对固定把手20FR、20FL的作用力和通过负荷量·辅助量变更器74导出的辅助量对应的目标前进速度(VfdR、VfdL),并结束辅助模式1的处理(步骤S300),返回到整体处理。
在步骤S330中,驱动控制器40计算与对固定把手20FR、20FL的作用力和通过负荷量·辅助量变更器74导出的辅助量对应的目标后退速度(VbdR、VbdL),并结束辅助模式1的处理(步骤S300),返回到整体处理。
在辅助模式1(AM1)(参照图8)中,能够以比伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)成为无负荷状态的动作的辅助力大规定量的辅助力使步行支援装置10行进。由此,能够减轻伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)的负荷。
图11所示的[S400]是说明步行支援装置10的驱动控制器40中的训练模式4(TR4)的处理的顺序的流程图(参照图1、图7、图8)。使用图11所示的[S400]的流程图,对步骤S400(训练模式4下的处理)进行说明。此外,使再生电力回收器65动作,不使步行支援装置10根据使用者的作用力产生辅助力。
在步骤S410中,驱动控制器40在基于来自固定把手作用力检测器81c的信息而使用者对固定把手20FR、20FL的作用力为前方向的情况下(是),进入步骤S420,在使用者对固定把手20FR、20FL的作用力不为前方向的情况下(否),进入步骤S430。
在步骤S420中,驱动控制器40计算与对固定把手20FR、20FL的作用力对应的目标前进速度(VfdR、VfdL),并结束训练模式4的处理(步骤S400),返回到整体处理。
在步骤S430中,驱动控制器40计算与对固定把手20FR、20FL的作用力对应的目标后退速度(VbdR、VbdL),并结束训练模式4的处理(步骤S400),返回到整体处理。
在训练模式4(TR4)(参照图8)中,在使再生电力回收器65动作的同时使步行支援装置10行进,所以与辅助模式1(AM1)相比较,为了使步行支援装置10行进,使用者需要以更强的力推压或者拉拽步行支援装置10。由此,能够对于伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)赋予负荷。
图12所示的[S500]是说明步行支援装置10的驱动控制器40中的辅助模式2(AM2)的处理的顺序的流程图(参照图1、图7、图8)。使用图12所示的[S500]的流程图,对步骤S500(辅助模式2下的处理)进行说明。
在步骤S510中,驱动控制器40驱动马达32R、32L通过把手移动限制器35R、35L限制导轨30R、30L上的移动而固定在规定的位置,并进入步骤S520。
在步骤S520中,驱动控制器40在基于来自可动把手作用力检测器81a的信息而使用者对可动把手20R、20L的作用力为前方向的情况下(是),进入步骤S530,在使用者对可动把手20R、20L的作用力不为前方向的情况下(否),进入步骤S540。
在步骤S530中,驱动控制器40计算与对可动把手20R、20L的作用力和通过负荷量·辅助量变更器74导出的辅助量对应的目标前进速度(VfdR、VfdL),并结束辅助模式2的处理(步骤S500),返回到整体处理。
在步骤S540中,驱动控制器40计算与对可动把手20R、20L的作用力和通过负荷量·辅助量变更器74导出的辅助量对应的目标后退速度(VbdR、VbdL),并结束辅助模式2的处理(步骤S500),返回到整体处理。
在辅助模式2(AM2)中,能够以比伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)成为无负荷状态的动作的辅助力大规定量的辅助力使步行支援装置10行进。由此,能够减轻伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)的负荷。
图12所示的[S600]是说明步行支援装置10的驱动控制器40中的训练模式3(TR3)的处理的顺序的流程图(参照图1、图7、图8)。使用图12所示的[S600]的流程图,对步骤S600(训练模式3下的处理)进行说明。此外,使再生电力回收器65动作,不使步行支援装置10根据使用者的作用力产生辅助力。
在步骤S610中,驱动控制器40驱动马达32R、32L通过把手移动限制器35R、35L限制导轨30R、30L上的移动而固定在规定的位置,并进入步骤S620。
在步骤S620中,驱动控制器40在基于来自可动把手作用力检测器81a的信息而使用者对可动把手20R、20L的作用力为前方向的情况下(是),进入步骤S630,在使用者对可动把手20R、20L的作用力不为前方向的情况下(否),进入步骤S640。
在步骤S630中,驱动控制器40计算与对可动把手20R、20L的作用力对应的目标前进速度(VfdR、VfdL),并结束训练模式3的处理(步骤S600),返回到整体处理。
在步骤S640中,驱动控制器40计算与对可动把手20R、20L的作用力对应的目标后退速度(VbdR、VbdL),并结束训练模式3下的处理(步骤S600),返回到整体处理。
在训练模式3(TR3)(参照图8)中,在使再生电力回收器65动作的同时使步行支援装置10行进,所以与辅助模式2(AM2)相比较,为了使步行支援装置10行进,使用者需要以更强的力推压或者拉拽步行支援装置10。由此,能够对于伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)赋予负荷。
图13是说明步行支援装置10的驱动控制器40中的训练模式1(TR1)的处理的顺序的流程图(参照图1、图7、图8)。使用图13的流程图,对步骤S700(训练模式1下的处理)进行说明。使再生电力回收器65动作,不对于使用者的作用力产生辅助力。
在步骤S705中,驱动控制器40从存储器44获取步行支援装置10的行进速度(VdR、VdL),并进入步骤S710。
在步骤S710中,驱动控制器40控制马达32R、32L以对可动把手20R、20L的移动赋予通过负荷量·辅助量变更器74导出的负荷量的负荷,并进入步骤S715。
在步骤S715中,驱动控制器40在基于来自可动把手移动量检测器81b的信息而右侧的可动把手20R和左侧的可动把手20L双方移动,换句话说有左右双方的手臂的摆动的情况下(是),进入步骤S720,在没有左右双方的手臂的摆动的情况下(否),进入步骤S725。
在步骤S720中,驱动控制器40基于左右的可动把手20R、20L的评价速度(VRhf、VRhb、VLhf、VLhb),决定前方向的评价速度Vhfd、和后方向的评价速度Vhbd,并进入步骤S1200(转弯的判定)。此外,在右侧的可动把手20R的移动量为“正”,左侧的可动把手20L的移动量为“负”的情况下(使用者的右侧的手臂向前方摆动,左侧的手臂向后方摆动的情况下),前方向的评价速度Vhfd被决定为前方评价速度VRhf,后方向的评价速度Vhbd被决定为后方评价速度VLhb。另外,在右侧的可动把手20R的移动量为“负”,左侧的可动把手20L的移动量为“正”的情况下(使用者的左侧的手臂向前方摆动,右侧的手臂向后方摆动的情况下),前方向的评价速度Vhfd被决定为前方评价速度VLhf,后方向的评价速度Vhbd被决定为后方评价速度VRhb。
在步骤S725中,驱动控制器40在基于来自可动把手移动量检测器81b的信息而仅右侧的可动把手20R移动,换句话说是右侧的手臂的摆动的情况下(是),进入步骤S730,在不为右侧的手臂的摆动的情况下(否),进入步骤S735。
在步骤S730中,驱动控制器40基于右侧的可动把手20R的评价速度(前方评价速度VRhf、后方评价速度VRhb)决定前方向的评价速度(Vhfd=VRhf)和后方向的评价速度(Vhbd=VRhb),并进入步骤S760。
在步骤S735中,驱动控制器40基于左侧的可动把手20L的评价速度(前方评价速度VLhf、后方评价速度VLhb)决定前方向的评价速度(Vhfd=VLhf)和后方向的评价速度(Vhbd=VLhb),并进入步骤S760。
在步骤S740中,驱动控制器40在步行支援装置10的行进方向为右转的情况下(是),进入步骤S745,在行进方向不为右转的情况下(否),进入步骤S750。
在步骤S745中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标行进速度VdR’=VdR-ΔVr(规定的速度),设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标行进速度VdL’=VdL+ΔVr(规定的速度),并进入步骤S1300(步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定)。此外,ΔVr是与行进速度(VdR、VdL)对应的规定的速度,预先存储于存储器44。
在步骤S750中,驱动控制器40在步行支援装置10的行进方向为左转的情况下(是),进入步骤S755,在行进方向不为左转的情况下(否),进入步骤S760。
在步骤S755中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标行进速度VdR’=VdR+ΔVr(规定的速度),设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标行进速度VdL’=VdL-ΔVr(规定的速度),并进入步骤S1300(步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定)。
在步骤S760中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标行进速度VdR’=VdR,设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标行进速度VdL’=VdL,并进入步骤S1300(步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定)。
在步骤S765中,驱动控制器40在步行支援装置10的行进速度与使用者的步行速度相同的情况下(是),进入步骤S770,在步行支援装置10的行进速度与使用者的步行速度不相同的情况下(否),进入步骤S775。
在步骤S770中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标前进速度VfdR=VdR’,设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标前进速度VfdL=VdL’,并结束训练模式1的处理(步骤S700),返回到整体处理。
在步骤S775中,驱动控制器40在步行支援装置10的行进速度比使用者的步行速度小的情况下(是),进入步骤S780,在步行支援装置10的行进速度不比使用者的步行速度小的情况下(否),进入步骤S785。
在步骤S780中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标前进速度VfdR=VdR’+ΔVd(规定的速度),设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标前进速度VfdL=VdL’+ΔVd(规定的速度),并结束训练模式1的处理(步骤S700),返回到整体处理。此外,ΔVd是与目标行进速度(VdR’、VdL’)对应的规定的速度,预先存储于存储器44。
在步骤S785中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标前进速度VfdR=VdR’-ΔVd,设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标前进速度VfdL=VdL’-ΔVd,并结束训练模式1的处理(步骤S700),返回到整体处理。
训练模式1(TR1)(参照图8)能够通过马达32R、32L对于可动把手20R、20L的前后方向的移动赋予负荷,来使步行支援装置10行进。由此,能够对于伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(摆臂)赋予负荷。
即使在可动把手作用力检测器81a和可动把手移动量检测器81b中的可动把手20R与可动把手20L的任意一方产生了不良情况的情况下,驱动控制器40也能够通过上述的控制,通过另一方的可动把手使步行支援装置10行进。
在使用者希望使步行支援装置10向右转的情况下,使左手的可动把手20L比右侧的可动把手20R更大地向前后摆动,所以驱动控制器40判定为右转,控制驱动器64L以使左侧的驱动轮亦即后轮60RL比目标行进速度大规定的速度(ΔVr),并控制驱动器64R以使右侧的驱动轮亦即后轮60RR比目标行进速度小规定的速度(ΔVr)。
在使用者希望使步行支援装置10向左转的情况下,使右手的可动把手20R比左侧的可动把手20L更大地向前后摆动,所以驱动控制器40判定为左转,控制驱动器64R以使右侧的驱动轮亦即后轮60RR比目标行进速度大规定的速度(ΔVr),并控制驱动器64L以使左侧的驱动轮亦即后轮60RL比目标行进速度小规定的速度(ΔVr)。
即使在可动把手作用力检测器81a和可动把手移动量检测器81b中的可动把手20R与可动把手20L的任意一方产生了不良情况的情况下,驱动控制器40也能够通过上述的控制,通过另一方的可动把手修正步行支援装置10的行进速度与使用者的步行速度的偏差。
在步行支援装置10的行进速度(VdR、VdL)与使用者的步行速度相同的情况下,若使用者向前后摆动手臂的摆动速度的大小相同,则前方向的评价速度Vhfd与后方向的评价速度Vhbd的大小相同。另一方面,在步行支援装置10的行进速度比使用者的步行速度小的情况下,根据使用者的步行速度与步行支援装置10的行进速度之差,前方向的评价速度Vhfd的大小比后方向的评价速度Vhbd的大小大。因此,驱动控制器40为了修正步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差,在使用者的步行速度比步行支援装置10的行进速度大的情况下,设定为步行支援装置的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标行进速度VdR’=VdR’+ΔVd(规定的速度),并设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标行进速度VdL’=VdL’+ΔVd(规定的速度)。由此,能够修正步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差。
图14是说明步行支援装置10的驱动控制器40中的训练模式2(TR2)的处理的顺序的流程图(参照图1、图7、图8)。使用图14的流程图,对步骤S800(训练模式2下的处理)进行说明。此外,训练模式2的处理除了以对可动把手的移动赋予负荷的方式进行马达(32R、32L)的控制(步骤S710)之外与步骤S700(训练模式1下的处理)相同。
在步骤S805中,驱动控制器40从存储器44获取步行支援装置10的行进速度(VdR、VdL),并进入步骤S815。
在步骤S815中,驱动控制器40在基于来自可动把手移动量检测器81b的信息而右侧的可动把手20R与左侧的可动把手20L双方移动,换句话说有左右双方的手臂的摆动的情况下(是),进入步骤S820,在没有左右双方的手臂的摆动的情况下(否),进入步骤S825。
在步骤S820中,驱动控制器40基于左右的可动把手20R、20L的评价速度(VRhf、VRhb、VLhf、VLhb),决定前方向的评价速度Vhfd和后方向的评价速度Vhbd,并进入步骤S1200(转弯的判定)。此外,在右侧的可动把手20R的移动量为“正”,左侧的可动把手20L的移动量为“负”的情况下(使用者的右侧的手臂向前方向摆动,左侧的手臂向后方向摆动的情况下),前方向的评价速度Vhfd被决定为前方评价速度VRhf,后方向的评价速度Vhbd被决定为后方评价速度VLhb。另外,在右侧的可动把手20R的移动量为“负”,左侧的可动把手20L的移动量为“正”的情况下(使用者的左侧的手臂向前方向摆动,右侧的手臂向后方向摆动的情况下),前方向的评价速度Vhfd被决定为前方评价速度VLhf,后方向的评价速度Vhbd被决定为后方评价速度VRhb。
在步骤S825中,驱动控制器40在基于来自可动把手移动量检测器81b的信息而仅右侧的可动把手20R移动,换句话说是右侧的手臂的摆动的情况下(是),进入步骤S830,在不为右侧的手臂的摆动的情况下(否),进入步骤S835。
在步骤S830中,驱动控制器40基于右侧的可动把手20R的评价速度(前方评价速度VRhf、后方评价速度VRhb)决定前方向的评价速度(Vhfd=VRhf)和后方向的评价速度(Vhbd=VRhb),并进入步骤S860。
在步骤S835中,驱动控制器40基于左侧的可动把手20L的评价速度(前方评价速度VLhf、后方评价速度VLhb)决定前方向的评价速度(Vhfd=VLhf)和后方向的评价速度(Vhbd=VLhb),并进入步骤S860。
在步骤S840中,驱动控制器40在步行支援装置10的行进方向为右转的情况下(是),进入步骤S845,在行进方向不为右转的情况下(否),进入步骤S850。
在步骤S845中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标行进速度VdR’=VdR-ΔVr(规定的速度),设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标行进速度VdL’=VdL+ΔVr(规定的速度),并进入步骤S1300(步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定)。此外,ΔVr是与行进速度(VdR、VdL)对应的规定的速度,预先存储于存储器44。
在步骤S850中,驱动控制器40在步行支援装置10的行进方向为左转的情况下(是),进入步骤S855,在行进方向不为左转的情况下(否),进入步骤S860。
在步骤S855中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标行进速度VdR’=VdR+ΔVr(规定的速度),设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标行进速度VdL’=VdL-ΔVr(规定的速度),并进入步骤S1300(步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定)。
在步骤S860中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标行进速度VdR’=VdR,设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标行进速度VdL’=VdL,并进入步骤S1300(步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定)。
在步骤S865中,驱动控制器40在步行支援装置10的行进速度与使用者的步行速度相同的情况下(是),进入步骤S870,在步行支援装置10的行进速度不与使用者的步行速度相同的情况下(否),进入步骤S875。
在步骤S870中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标前进速度VfdR=VdR’,设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标前进速度VfdL=VdL’,并结束训练模式2的处理(步骤S800),返回到整体处理。
在步骤S875中,驱动控制器40在步行支援装置10的行进速度比使用者的步行速度小的情况下(是),进入步骤S880,在步行支援装置10的行进速度不比使用者的步行速度小的情况下(否),进入步骤S885。
在步骤S880中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标前进速度VfdR=VdR’+ΔVd(规定的速度),设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标前进速度VfdL=VdL’+ΔVd(规定的速度),并结束训练模式2的处理(步骤S800),返回到整体处理。此外,ΔVd是与目标行进速度(VdR’、VdL’)对应的规定的速度,预先存储于存储器44。
在步骤S885中,驱动控制器40设定为步行支援装置10的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标前进速度VfdR=VdR’-ΔVd,设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标前进速度VfdL=VdL’-ΔVd,并结束训练模式2的处理(步骤S800),返回到整体处理。
训练模式2(TR2)(参照图8)能够以对可动把手20R、20L无负荷,且伴随使用者的步行的使用者的身体的动作(步行)成为无负荷状态的动作的辅助力使步行支援装置10行进。
即使在可动把手作用力检测器81a和可动把手移动量检测器81b中的可动把手20R与可动把手20L的任意一方产生了不良情况的情况下,驱动控制器40也能够通过上述的控制,通过另一方的可动把手使步行支援装置10行进。
在使用者希望使步行支援装置10向右转的情况下,使左手的可动把手20L比右侧的可动把手20R更大地向前后摆动,所以驱动控制器40判定为右转,控制驱动器64L以使左侧的后轮60RL比目标行进速度大规定的速度(ΔVr),并控制驱动器64R以使右的后轮60RR比目标行进速度小规定的速度(ΔVr)。
即使在可动把手作用力检测器81a和可动把手移动量检测器81b中的可动把手20R与可动把手20L的任意一方的信息产生了不良情况的情况下,驱动控制器40也能够通过上述的控制,基于另一方的可动把手的信息修正步行支援装置10的行进速度与使用者的步行速度的偏差。
在步行支援装置10的行进速度(VdR、VdL)与使用者的步行速度相同的情况下,若使用者向前后摆动手臂的摆动速度的大小相同,则前方向的评价速度Vhfd与后方向的评价速度Vhbd的大小相同。另一方面,在步行支援装置10的行进速度比使用者的步行速度小的情况下,根据使用者的步行速度与步行支援装置10的行进速度之差,前方向的评价速度Vhfd的大小比后方向的评价速度Vhbd的大小大。因此,驱动控制器40为了修正步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差,在使用者的步行速度比步行支援装置10的行进速度大的情况下,设定为步行支援装置的右侧的驱动轮亦即后轮60RR的目标行进速度VdR’=VdR’+ΔVd(规定的速度),并设定为左侧的驱动轮亦即后轮60RL的目标行进速度VdL’=VdL’+ΔVd(规定的速度)。由此,能够修正步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差。
图15所示的[S1200]是说明步行支援装置10的驱动控制器40中的转弯的判定的处理的顺序的流程图(参照图1、图7)。使用图15所示的[S1200]的流程图,对步骤S1200(转弯的判定)进行说明。
在步骤S1210中,驱动控制器40从存储器44获取右侧的可动把手20R的移动宽度DR和左侧的可动把手20L的移动宽度DL,并进入步骤S1220。
在步骤S1220中,驱动控制器40在右侧的可动把手20R的移动宽度DR与左侧的可动把手20L的移动宽度DL之差的绝对值|DR-DL|比Derr小的情况下(是,判定为直行),进入步骤S1230,在|DR-DL|不比预先设定的Derr小的情况下(否),进入步骤S1240。此外,Derr是预先决定的规定的值,存储于存储器44。
在步骤S1230中,驱动控制器40将步行支援装置10的行进方向设定为“直行”,并结束转弯的判定(步骤S1200),在步骤S700中被调出的情况下进入步骤S740,在步骤S800中被调出的情况下进入步骤S840。
在步骤S1240中,驱动控制器40在移动宽度DR比移动宽度DL大的情况下(是,判定为左转),进入步骤S1250,在移动宽度DR不比移动宽度DL大的情况下(否,判定为右转),进入步骤S1260。
在步骤S1250中,驱动控制器40将步行支援装置10的行进方向设定为左转,并结束转弯的判定(步骤S1200),在步骤S700中被调出的情况下进入步骤S740,在步骤S800中被调出的情况下进入步骤S840。
在步骤S1260中,驱动控制器40将步行支援装置10的行进方向设定为右转,并结束转弯的判定(步骤S1200),在步骤S700中被调出的情况下进入步骤S740,在步骤S800中被调出的情况下进入步骤S840。
在使用者希望使步行支援装置10向右转的情况下,使左手的可动把手20L比右侧的可动把手20R更大地向前后摆动,所以驱动控制器40判定为右转。另外,在使用者希望使步行支援装置10向左转的情况下,使右手的可动把手20R比左侧的可动把手20L更大地向前后摆动,所以驱动控制器40判定为左转。
图15所示的[S1300]是说明步行支援装置10的驱动控制器40中的步行支援装置10的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定的处理的顺序的流程图(参照图1、图7)。使用图15所示的[S1300]的流程图,对步骤S1300(步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定)进行说明。
在步骤S1320中,驱动控制器40判定作为第一判定条件的前方向的评价速度Vhfd与后方向的评价速度Vhbd之差的绝对值|Vhfd+Vhbd|是否比预先设定的ΔVerr小。驱动控制器40在绝对值|Vhfd+Vhbd|比ΔVerr小的情况下,将第一判定条件判定为“是”,否则判定为“否”。另外,驱动控制器40基于把持部状态检测器81的信息,判定作为第二判定条件的可动把手20R、20L是否移动到导轨(30R、30L)的导轨狭缝部38的前方端附近或者后端部附近。驱动控制器40在可动把手20R、20L双方未移动到各自的导轨狭缝部38的前方端附近(前方端部附近)或者后端部附近(后方端部附近)的情况下,将第二判定条件判定为“是”,否则判定为“否”。驱动控制器40在第一判定条件为“是”,并且,第二判定条件为“是”的情况下(是),进入步骤S1330,否则(否)进入步骤S1340。此外,由于将前方向的评价速度Vhfd设为“正”,并将后方向的评价速度Vhbd设为“负”,所以它们的差为它们的和(Vhfd+Vhbd)。
在步骤S1330中,驱动控制器40将步行支援装置的行进速度设定为“与使用者的步行速度相同”,并结束步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定(步骤S1300),在步骤S700中被调出的情况下进入步骤S765,在步骤S800中被调出的情况下进入步骤S865。
在步骤S1340中,驱动控制器40判定作为第一判定条件的前方向的评价速度的绝对值|Vhfd|是否比后方向的评价速度的绝对值|Vhbd|大。驱动控制器40在判定为绝对值|Vhfd|比绝对值|Vhbd|大的情况下,将第一判定条件判定为“是”,否则判定为“否”。另外,驱动控制器40基于把持部状态检测器81的信息,判定作为第二判定条件的可动把手20R、或者可动把手20L是否移动到各自的导轨(30R、30L)的导轨狭缝部38的前方端附近。驱动控制器40在可动把手20R、或者可动把手20L移动到各自的导轨狭缝部38的前方端附近的情况下,将第二判定条件判定为“是”,否则判定为“否”。
在步骤S1350中,驱动控制器40将步行支援装置的行进速度设定为“比使用者的步行速度小”,并结束步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定(步骤S1300),在步骤S700中被调出的情况下进入步骤S765,在步骤S800中被调出的情况下进入步骤S865。
在步骤S1360中,驱动控制器40将步行支援装置的行进速度设定为“比使用者的步行速度大”,并结束步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差判定(步骤S1300),在步骤S700中被调出的情况下进入步骤S765,在步骤S800中被调出的情况下进入步骤S865。
此外,也可以仅根据第一判定条件或者第二判定条件来判定步骤S1320和步骤S1340中的判定。
在步行支援装置10的行进速度(VdR、VdL)与使用者的步行速度相同的情况下,若使用者向前后摆动手臂的摆动速度的大小相同,则前方向的评价速度Vhfd与后方向的评价速度Vhbd的大小相同。另一方面,在步行支援装置10的行进速度比使用者的步行速度小的情况下,根据使用者的步行速度与步行支援装置10的行进速度之差,前方向的评价速度Vhfd的大小比后方向的评价速度Vhbd的大小大。在步行支援装置10的行进速度比使用者的步行速度大的情况下,根据使用者的步行速度与步行支援装置10的行进速度之差,前方向的评价速度Vhfd的大小比后方向的评价速度Vhbd的大小小。驱动控制器40在步行支援装置10的行进速度(VdR、VdL)比使用者的步行速度小的情况下,使步行支援装置10的行进速度(VdR、VdL)增加,在步行支援装置10的行进速度比使用者的步行速度大的情况下,使步行支援装置10的行进速度减少。由此,能够修正步行支援装置10的行进速度与使用者的步行速度的偏差,并根据使用者向前后摆动的手臂的摆动速度,适当地控制步行者的步行支援装置10的行进。
图16是说明基于身体状态、气氛状态以及车体状态对动作模式进行转移的模式转移条件的图。图17是说明自动地切换动作模式的情况下的移至各动作模式的条件的图。在模式自动切换器开关76b接通的情况下,驱动控制器40基于利用模式手动切换器76a选择出的信息,在图10的步骤S200(基于获取到的各状态的动作模式的判定)中,根据在图9、图16、图17中示出的条件判定动作模式。
驱动控制器40在条件S1~条件S6的任意一个成立的情况下,使动作模式为与各条件对应的动作模式。此外,在图16和图17中,“-”表示状态可以是“0”或者“1”的任何一个。
在图16中,基于身体状态、气氛状态、以及车体状态决定模式转移条件。驱动控制器40仅在全部的状态为“1”的情况下使模式转移条件为“1=无异常”,在任意一个条件为“0”的情况下,使其为“0=有异常”。
身体状态例如是使用者的心率、体温。驱动控制器40将利用心率体温传感器27a、27b获取到的心率、体温与预先存储于存储器44的规定的值进行比较,将超过了该规定的值的情况设为“异常=0”,将其以外的情况设为“正常=1”。
气氛状态例如是外部空气温度。驱动控制器40将利用外部空气温度传感器54获取到的外部空气温度与预先存储于存储器44的规定的值进行比较,并将超过了该规定的值的情况设为“不舒适=0”,将其以外的情况设为“舒适=1”。
车体状态例如是车体的倾斜、对车体的冲击(对车体施加的加速度的变化)、步行距离、步行时间。驱动控制器40基于利用三轴加速度·角速度传感器52获取到的信息,与预先存储于存储器44的规定的值进行比较,并将车体的倾斜超过了规定的值的情况设为“有=0”,将其以外的情况设为“无=1”。驱动控制器40基于利用三轴加速度·角速度传感器52获取到的信息,与预先存储于存储器44的规定的条件进行比较,并在满足条件的情况下将对车体的冲击设为“有=0”,将其以外的情况设为“无=1”。
驱动控制器40基于步行距离被存储于存储器44的步行距离的履历,在比规定的距离长的情况下设为“长=0”,将其以外的情况设为“短=1”。驱动控制器40基于步行时间被存储于存储器44的步行时间的履历,在比规定的时间长的情况下设为“长=0”,将其以外的情况设为“短=1”。
在图17中,驱动控制器40基于条件S1~条件S6,在图8的辅助模式1(AM1)与训练模式4(TR4)之间,辅助模式2(AM2)与训练模式3(TR3)之间、或者训练模式1(TR1)与训练模式2(TR2)之间进行切换。
条件S1和条件S2是训练模式1(TR1)与训练模式2(TR2)之间的切换动作模式的判定的条件。在模式手动切换器76a为“训练模式1”,可动把手把持状态为“1=有把持”,摆臂状态为“1=有”,固定把手把持状态为“0=无把持”,且模式转移条件为“1=无异常”的情况下,条件S1成立,驱动控制器40使动作模式从训练模式2(TR2)移至训练模式1(TR1)。在模式手动切换器76a为“训练模式1”,可动把手把持状态为“1=有把持”,摆臂状态为“1=有”,固定把手把持状态为“0=无把持”,且模式转移条件为“0=有异常”的情况下,条件S2成立,驱动控制器40使动作模式从训练模式1(TR1)移至训练模式2(TR2)。
条件S3和条件S4是辅助模式2(AM2)与训练模式3(TR3)之间的切换动作模式的判定的条件。在模式手动切换器76a为“训练模式3”,可动把手把持状态为“1=有把持”,摆臂状态为“0=无”,固定把手把持状态为“0=无把持”,且模式转移条件为“1=异常无”的情况下,条件S3成立,驱动控制器40使动作模式从辅助模式2(AM2)移至训练模式3(TR3)。在模式手动切换器76a为“训练模式3”,可动把手把持状态为“1=有把持”,摆臂状态为“0=无”,固定把手把持状态为“0=无把持”,且模式转移条件为“0=有异常”的情况下,条件S4成立,驱动控制器40使动作模式从训练模式3(TR3)移至辅助模式2(AM2)。
条件S5和条件S6是辅助模式1(AM1)与训练模式4(TR4)之间的切换动作模式的判定的条件。在模式手动切换器76a为“训练模式3”,可动把手把持状态为“0=无把持”,摆臂状态为“0=无”,固定把手把持状态为“1=有把持”,且模式转移条件为“1=无异常”的情况下,条件S5成立,驱动控制器40使动作模式从辅助模式1(AM1)移至训练模式4(TR4)。在模式手动切换器76a为“训练模式3”,可动把手把持状态为“0=无把持”,摆臂状态为“0=无”,固定把手把持状态为“1=有把持”,且模式转移条件为“0=有异常”的情况下,条件S6成立,驱动控制器40使动作模式从训练模式4(TR4)移至辅助模式1(AM1)。
如以上所说明的那样,在步行支援装置10的行进速度与使用者的步行速度相同的情况下,若使用者向前后摆动的手臂的摆动速度的大小相同,则前方向的评价速度与后方向的评价速度的大小相同。另一方面,在步行支援装置10的行进速度比使用者的步行速度小的情况下,根据使用者的步行速度与步行支援装置10的行进速度之差,前方向的评价速度的大小比后方向的评价速度的大小大。在步行支援装置10的行进速度比使用者的步行速度大的情况下,根据使用者的步行速度与步行支援装置10的行进速度之差,前方向的评价速度的大小比后方向的评价速度小。驱动控制器40在步行支援装置10的行进速度比使用者的步行速度小的情况下,使步行支援装置10的行进速度增加,在步行支援装置10的行进速度比使用者的步行速度大的情况下,使步行支援装置10的行进速度减少。由此,能够修正步行支援装置10的行进速度与使用者的步行速度的偏差,并根据使用者向前后摆动的手臂的摆动速度,适当地控制步行者的步行支援装置10的行进。
即使在可动把手和可动把手的任意一方产生了不良情况的情况下,也能够基于另一方的可动把手设定步行支援装置的目标行进速度,修正步行支援装置的行进速度与使用者的步行速度的偏差。
接下来使用图18~图21对驱动控制器40的处理顺序中的第二实施方式的处理顺序进行说明。在上述的第一实施方式的处理顺序中,在图8所示的训练模式1以及训练模式2中基于可动把手20R、20L的移动速度对驱动器64R、64L进行了控制。在以下说明的第二实施方式的处理顺序中,在图8所示的训练模式1以及训练模式2中基于可动把手20R、20L的位置控制驱动器64R、64L。另外,在以下的说明中,主要对与第一实施方式的处理顺序的不同点进行说明。
图18是表示第二实施方式的处理顺序的整体处理的流程图。图18所示的第二实施方式的流程图相对于图10所示的第一实施方式的流程图,步骤S160A、步骤S900不同,其它的步骤相同。此外,第二实施方式的处理顺序(图18)与第一实施方式的处理顺序(图10)相同,按规定时间间隔(例如数[ms]间隔)执行。
在使处理进入步骤S150的情况下,驱动控制器40在判定出的动作模式为训练模式1(TR1)的情况下(是),使处理进入步骤S900,在不为训练模式1(TR1)的情况下(否),使处理进入步骤S160A。
在使处理进入步骤S160A的情况下,驱动控制器40在判定出的动作模式为训练模式2(TR2)的情况下(是),使处理进入步骤S900,在不为训练模式2(TR2)的情况下(否),使处理进入步骤S170。
在使处理进入步骤S900的情况下,驱动控制器40执行图19所示的[S900]的处理,之后返回到整体处理使处理进入步骤S180。
图19是说明步行支援装置10的驱动控制器40中的训练模式1(TR1)以及训练模式2(TR2)的处理顺序的流程图(参照图8)。此外,在以下的说明中,对在步行支援装置10的前进的情况下,求出(左)目标前进速度(VfdL)以及(右)目标前进速度(VfdR)的顺序进行说明。
在步骤S905中,驱动控制器40基于来自行进速度获取器56L、56R(参照图7)的检测信号,获取步行支援装置10的当前的(左)行进速度(VdL)和(右)行进速度(VdR),并使处理进入步骤S910。此外,也可以在步骤S100中获取了(左)行进速度(VdL)和(右)行进速度(VdR)的情况下,省略该步骤S905。
在步骤S910中,驱动控制器40基于来自右把手位置检测器34R(参照图2)的检测信号获取相对于机架的(右)可动把手20R的位置亦即(右)相对机架前后位置(PmR)(参照图20)。然后驱动控制器40基于来自左把手位置检测器34L(参照图2)的检测信号获取相对于机架的(左)可动把手20L的位置亦即(左)相对机架前后位置(PmL)(参照图20),并使处理进入步骤S920。此外,如图20所示,在将(右)相对机架前后位置(PmR)设为在机架前后基准位置(Po)后方距离LR的位置,并将(左)相对机架前后位置(PmL)设为在机架前后基准位置(Po)后方距离LL的位置的情况下,驱动控制器40能够如以下那样获取(右)相对机架前后位置(PmR)以及(左)相对机架前后位置(PmL)。此外,也可以在步骤S100获取了(左)相对机架前后位置(PmL)和(右)相对机架前后位置(PmR)的情况下,省略该步骤S910。
如图2所示,右把手位置检测器34R例如是设置在马达32R(相当于电动马达)的编码器,左把手位置检测器34L例如是设置在马达32L(相当于电动马达)的编码器。该编码器是检测马达的驱动轴的相位(旋转角度)的相位检测器。各个马达32R、32L的驱动轴根据各个可动把手20R、20L的机架前后方向的移动进行旋转。
另外,图20是从上方观察步行支援装置10的图,是说明机架前后基准位置(Po)、(右)可动把手20R的相对机架前后位置(PmR)、(左)可动把手20L的相对机架前后位置(PmL)、假想前后基准位置(Ps)、把手前后中央位置(Pmc)、可动范围(导轨狭缝部38)的中央位置(Pc)的图。例如,在机架的前后方向亦即机架前后方向上,可动把手20R、20L的可动范围(导轨狭缝部38)的前端位置被设定为机架前后基准位置(Po)。另外,若将从可动范围(导轨狭缝部38)的前端位置亦即机架前后基准位置(Po)到可动范围的后端位置(Pr)为止的距离设为距离L1,则从机架前后基准位置(Po)朝向后方距离L1/2的位置成为可动范围的中央位置(Pc)。而且,与可动范围的中央位置(Pc)相比在前方规定距离La的位置(相当于规定位置)被设定为假想前后基准位置(Ps)。
驱动控制器40能够基于根据来自右把手位置检测器34R(参照图2)的检测信号求出的马达32R(参照图2)的驱动轴的相位(即旋转角度),求出可动范围内的(右)可动把手20R的移动距离。同样地,驱动控制器40能够基于根据来自左把手位置检测器34L(参照图2)的检测信号求出的马达32L(参照图2)的驱动轴的相位(即旋转角度),求出可动范围内的(左)可动把手20L的移动距离。
例如驱动控制器40在图20的例子中,能够检测出从机架前后基准位置(Po)向后方的(右)可动把手20R的移动距离为距离LR。该情况下,驱动控制器40能够识别出机架前后方向上的相对于机架的(右)可动把手20R的位置亦即(右)相对机架前后位置(PmR)为从机架前后基准位置(Po)向后方距离LR的位置。同样地,驱动控制器40在图20的例子中,能够识别出(左)相对机架前后位置(PmL)是从机架前后基准位置(Po)向后方距离LL的位置。
而且,如图20所示,在将(右)相对机架前后位置(PmR)与(左)相对机架前后位置(PmL)的前后方向的距离设为距离Ld的情况下,将机架前后方向上的(右)相对机架前后位置(PmR)与(左)相对机架前后位置(PmL)的中央的位置设为把手前后中央位置(Pmc)。如图20所示,把手前后中央位置(Pmc)是从机架前后基准位置(Po)向后方距离LR+距离Ld/2的位置。由于距离Ld=距离LL-距离LR,所以距离LR+距离Ld/2为距离LR+(距离LL-距离LR)/2=(距离LR+距离LL)/2。换句话说,把手前后中央位置(Pmc)是从机架前后基准位置(Po)向后方(距离LR+距离LL)/2的位置。
在使处理进入步骤S920的情况下,驱动控制器40在动作模式为训练模式1的情况下(是)使处理进入步骤S925,在动作模式不为训练模式1的情况下(否)使处理进入步骤S930。
在使处理进入步骤S925的情况下,驱动控制器40与步骤S710相同,以对于可动把手20R、20L的移动赋予由负荷量·辅助量变更器74导出的负荷量的负荷的方式控制马达32R、32L,并使处理进入步骤S930。
在使处理进入步骤S930的情况下,驱动控制器40如上述那样,基于(左)相对机架前后位置(PmL)和(右)相对机架前后位置(PmR),计算把手前后中央位置(Pmc),并使处理进入步骤S935。
在步骤S935中,驱动控制器40计算图20所示的把手前后中央位置(Pmc)与假想前后基准位置(Ps)的机架前后方向之差亦即前后方向差(ΔL),并使处理进入步骤S940。此外,前后方向差(ΔL)=假想前后基准位置(Ps)(距离L1/2-规定距离La)-把手前后中央位置(Pmc)([距离LR+距离LL]/2)。而且,在前后方向差(ΔL)为“正”的情况下,把手前后中央位置(Pmc)与假想前后基准位置(Ps)相比为前方,在前后方向差(ΔL)为“负”的情况下,把手前后中央位置(Pmc)与假想前后基准位置(Ps)相比为后方。
在步骤S940中,驱动控制器40基于前后方向差(ΔL)和图21所示的前后方向差·修正量特性,计算修正量(ΔVd),并使处理进入步骤S945。此外,前后方向差·修正量特性存储于存储器44。
如图21所示,前后方向差·修正量特性被设定为“正”侧的前后方向差(ΔL)越大,“正”侧的修正量(ΔVd)(增量修正)的修正量越大,“负”侧的|前后方向差(ΔL)|越大,“负”侧的修正量(ΔVd)(减量修正)的|修正量|越大。另外,在图21所示的前后方向差·修正量特性中,在前后方向差(ΔL)在规定范围内的情况下(在图21的例子中,是Lr≤ΔL≤Lf的情况下),增量修正以及减量修正的修正量(ΔVd)设定为与前后方向差(ΔL)成比例的比例修正量(沿着比例直线T1的值)。另外,在图21所示的前后方向差·修正量特性中,在前后方向差(ΔL)脱离规定范围的情况下(在图21的例子中,ΔL<Lr或者Lf<ΔL的情况下),增量修正以及减量修正的修正量(ΔVd)设定为比比例修正量大的值(比沿着比例直线T1的值大的值)。
通过如上述那样设定前后方向差·修正量特性,从而在把手前后中央位置(Pmc)位于假想前后基准位置(Ps)的附近的情况下,能够以把手前后中央位置(Pmc)比较缓慢地接近假想前后基准位置(Ps)的方式,微调步行支援装置10的行进速度。另外,在把手前后中央位置(Pmc)与假想前后基准位置(Ps)较大地分离的情况下,能够以把手前后中央位置(Pmc)比较快速地接近假想前后基准位置(Ps)的方式,调整步行支援装置10的行进速度。
在步骤S945中,驱动控制器40求出(左)目标行进速度(VdL1)=(左)行进速度(VdL)+修正量(ΔVd)并进行存储,求出(右)目标行进速度(VdR1)=(右)行进速度(VdR)+修正量(ΔVd)并进行存储,并使处理进入步骤S950。此外,(左)行进速度(VdL)、(右)行进速度(VdR)相当于控制量。
在步骤S950中,驱动控制器40获取(左)可动把手20L的前后方向的移动宽度(DL),获取(右)可动把手20R的前后方向的移动宽度(DR),并使处理进入步骤S960。此外,也可以在步骤S100中获取了(左)可动把手20L的移动宽度(DL)和(右)可动把手20R的移动宽度(DR)的情况下,省略该步骤S950。
在步骤S960中,驱动控制器40判定(左)可动把手20L的移动宽度(DL)是否比[(右)可动把手20R的移动宽度(DR)+死区宽度(Dα)]大,在大于的情况下(是)使处理进入步骤S970A,在不大于的情况下(否)使处理进入步骤S965。此外,死区宽度(Dα)作为转弯判定用而被设定适当的值并存储于存储器44。
在使处理进入步骤S965的情况下,驱动控制器40判定(右)可动把手20R的移动宽度(DR)是否比[(左)可动把手20L的移动宽度(DL)+死区宽度(Dα)]大,在大于的情况下(是)使处理进入步骤S970B,在不大于的情况下(否)使处理进入步骤S970C。
在使处理进入步骤S970A的情况下,驱动控制器40求出(左)目标前进速度(VfdL)=(左)目标行进速度(VdL1)+转弯修正量(ΔVr)并进行存储,求出(右)目标前进速度(VfdR)=(右)目标行进速度(VdR1)-转弯修正量(ΔVr)并进行存储,并返回到整体处理。通过该步骤S970A的处理,步行支援装置10向右转。此外,转弯修正量(ΔVr)作为转弯动作用,被设定适当的值并存储于存储器44。
在使处理进入步骤S970B的情况下,驱动控制器40求出(左)目标前进速度(VfdL)=(左)目标行进速度(VdL1)-转弯修正量(ΔVr)并进行存储,求出(右)目标前进速度(VfdR)=(右)目标行进速度(VdR1)+转弯修正量(ΔVr)并进行存储,并返回到整体处理。通过该步骤S970B的处理,步行支援装置10向左转。
在使处理进入步骤S970C的情况下,驱动控制器40求出(左)目标前进速度(VfdL)=(左)目标行进速度(VdL1)并进行存储,求出(右)目标前进速度(VfdR)=(右)目标行进速度(VdR1)并进行存储,并返回到整体处理。
在步骤S960、S965、S970A、S970B、S970C,驱动控制器40在(左)可动把手20L的移动宽度(DL)比(右)可动把手20R的移动宽度(DR)(+死区宽度(Dα))大的情况下,控制驱动器以使步行支援装置10向右转。另外,驱动控制器40在(右)可动把手20R的移动宽度(DR)比(左)可动把手20L的移动宽度(DL)(+死区宽度(Dα))大的情况下,控制驱动器以使步行支援装置10向左转。
在以上说明的步行支援装置10中,如图1所示,对可动把手20R、20L沿着导轨30R、30L向前后滑动的结构的例子进行了说明。与此相对,在图22示出具有可动把手20R、20L通过臂130R、130L(相当于把手引导器)向前后摆动的结构的步行支援装置10A的例子。以下,主要对与图1所示的步行支援装置10的不同点进行说明。
在图22所示的步行支援装置10A中,可动把手20R经由臂130R与马达132R(相当于电动马达)连接,可动把手20L经由臂130L与马达132L(相当于电动马达)连接。马达132R、132L固定于机架50。另外,在马达132R设置有能够检测驱动轴的相位的相位检测器亦即右把手位置检测器134R,在马达132L设置有能够检测驱动轴的相位的相位检测器亦即左把手位置检测器134L。
马达132R、132L的驱动轴根据各个可动把手20R、20L的机架前后方向的移动进行旋转。右把手位置检测器134R例如是编码器,驱动控制器40能够基于来自右把手位置检测器134R的检测信号,检测与马达132R连接的臂130R的摆动角度。同样地,左把手位置检测器134L例如是编码器,驱动控制器40能够基于来自左把手位置检测器134L的检测信号,检测与马达132L连接的臂130L的摆动角度。然后,驱动控制器40能够基于臂130R、130L的摆动角度,求出相对机架前后位置、把手前后中央位置、前后方向差、修正量等。另外,通过设定臂130R、130L的摆动角度的可动范围,能够设定机架前后方向上的可动把手20R、20L的可动范围。并且,也能够设定机架前后基准位置、假想前后基准位置、可动范围的中央位置等,所以能够进行在图19说明的处理。另外,通过使马达132R、132L工作,也能够进行辅助使用者的摆臂的辅助模式、对使用者的摆臂赋予负荷的训练模式等。
在第二实施方式说明的处理顺序中,每次执行以数[ms]间隔执行的整体处理(参照图18),都能够更新把手前后中央位置,并进行基于前后方向差的修正,所以能够更实时地调整步行支援装置的行进速度。
本发明的步行支援装置并不限定于本实施方式所说明的构成、结构、形状、处理顺序等,能够在不变更本发明的主旨的范围内进行各种变更、追加、删除。
在本实施方式中,对使步行支援装置为四轮车并设置两个驱动轮的例子进行了说明,但也可以使步行支援装置为三轮车,并使左右的两轮为驱动轮,使剩余的一轮为脚轮。另外,本发明也能够应用于支援自主步行的步行车、能够辅助高龄者的步行并且装载货物的老年车、手推车。
在本实施方式的说明中,使用积分进行了评价速度的计算,但也可以通过其它的方法求出。
Claims (13)
1.一种步行支援装置,其中,具有:
机架;
多个车轮,设置在上述机架的下端且包含至少一个驱动轮;
驱动器,驱动上述驱动轮使步行支援装置前进或者后退;
蓄电池,成为上述驱动器的电源;
驱动控制器,控制上述驱动器;
左右一对可动把手,被使用者把持,并与伴随使用者的步行的手臂的摆动配合地相对于上述机架向前后移动;
把手引导器,设置在上述机架,并在与伴随使用者的步行的手臂的摆动配合的可动范围对上述可动把手进行引导;以及
把持部状态检测器,检测上述可动把手的状态,
上述驱动控制器基于使用上述把持部状态检测器检测出的上述可动把手的状态,控制上述驱动器来控制上述步行支援装置的行进速度,
上述驱动控制器基于使用上述把持部状态检测器检测出的上述可动把手的状态求出相对机架前后位置,该相对机架前后位置是上述机架的前后方向亦即机架前后方向上的相对于上述机架的上述可动把手的位置,并基于与使用者的手臂的摆动对应的上述相对机架前后位置,控制上述驱动器。
2.根据权利要求1所述的步行支援装置,其中,
在上述机架,在上述机架前后方向上的规定位置设定有假想前后基准位置,
上述驱动控制器求出把手前后中央位置,该把手前后中央位置是右侧的上述可动把手的上述相对机架前后位置与左侧的上述可动把手的上述相对机架前后位置的上述机架前后方向上的中央,
在上述把手前后中央位置与上述假想前后基准位置相比位于前方侧的情况下,上述驱动控制器对上述驱动器的控制量进行增量修正以使上述步行支援装置的行进速度增加,
在上述把手前后中央位置与上述假想前后基准位置相比位于后方侧的情况下,上述驱动控制器对上述驱动器的控制量进行减量修正以使上述步行支援装置的行进速度减少。
3.根据权利要求2所述的步行支援装置,其中,
上述假想前后基准位置被设定为比上述机架前后方向上的上述可动范围的中央位置靠前方。
4.根据权利要求2所述的步行支援装置,其中,
上述把手前后中央位置与上述假想前后基准位置的上述机架前后方向的差亦即前后方向差越大,上述驱动控制器越增大上述增量修正以及上述减量修正的修正量。
5.根据权利要求4所述的步行支援装置,其中,
在上述前后方向差在规定范围内的情况下,上述增量修正以及上述减量修正的修正量被设定为与上述前后方向差成比例的比例修正量。
6.根据权利要求5所述的步行支援装置,其中,
在上述前后方向差脱离上述规定范围内的情况下,上述增量修正以及上述减量修正的修正量被设定为比上述比例修正量大的修正量。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的步行支援装置,其中,
在右侧的上述可动把手的上述机架前后方向的移动宽度比左侧的上述可动把手的上述机架前后方向的移动宽度大的情况下,上述驱动控制器控制上述驱动器以使上述步行支援装置向左转,
在左侧的上述可动把手的上述机架前后方向的移动宽度比右侧的上述可动把手的上述机架前后方向的移动宽度大的情况下,上述驱动控制器控制上述驱动器以使上述步行支援装置向右转。
8.根据权利要求1~6中任意一项所述的步行支援装置,其中,
在左右一对上述可动把手的各个连接有各自的电动马达,
各个上述电动马达的驱动轴根据各自的上述可动把手的上述机架前后方向的移动旋转,
在各个上述电动马达分别设置有能够检测各个上述电动马达的上述驱动轴的相位的相位检测器,该相位检测器是上述把持部状态检测器之一,
上述驱动控制器根据基于来自各个上述相位检测器的检测信号求出的各个上述电动马达的上述驱动轴的相位,求出各个上述相对机架前后位置。
9.一种步行支援装置,其中,具有:
机架;
多个车轮,设置在上述机架的下端且包含至少一个驱动轮;
驱动器,驱动上述驱动轮使步行支援装置前进或者后退;
蓄电池,成为上述驱动器的电源;
驱动控制器,控制上述驱动器;
左右一对可动把手,被使用者把持,并与伴随使用者的步行的手臂的摆动配合地相对于上述机架向前后移动;
把手引导器,设置在上述机架,并在与伴随使用者的步行的手臂的摆动配合的可动范围对上述可动把手进行引导;以及
把持部状态检测器,检测上述可动把手的状态,
上述驱动控制器基于使用上述把持部状态检测器检测出的上述可动把手的状态,控制上述驱动器来控制上述步行支援装置的行进速度,
上述驱动控制器基于根据使用上述把持部状态检测器检测出的上述可动把手的状态求出的前方评价速度和后方评价速度来控制上述驱动器,其中,上述前方评价速度是相对于上述机架的上述可动把手的向前方的移动速度,上述后方评价速度是相对于上述机架的上述可动把手的向后方的移动速度。
10.根据权利要求9所述的步行支援装置,其中,
在把持了至少一方的上述可动把手的情况下,上述驱动控制器控制上述驱动器以使上述前方评价速度与上述后方评价速度相等。
11.根据权利要求9或者10所述的步行支援装置,其中,
在左侧的上述可动把手的上述机架的前后方向亦即机架前后方向的移动宽度比右侧的上述可动把手的上述机架前后方向的移动宽度大的情况下,上述驱动控制器控制上述驱动器以使上述步行支援装置向右转,
在右侧的上述可动把手的上述机架前后方向的移动宽度比左侧的上述可动把手的上述机架前后方向的移动宽度大的情况下,上述驱动控制器控制上述驱动器以使上述步行支援装置向左转。
12.根据权利要求9或者10所述的步行支援装置,其中,
在上述后方评价速度比上述前方评价速度大的情况下,上述驱动控制器控制上述驱动器以使上述步行支援装置的行进速度减少,
在上述前方评价速度比上述后方评价速度大的情况下,上述驱动控制器控制上述驱动器以使上述步行支援装置的行进速度增加。
13.根据权利要求9或者10所述的步行支援装置,其中,
上述驱动控制器在伴随使用者的步行的摆臂时,在基于上述把持部状态检测器的信息判定为上述可动把手移动到上述把手引导器的上述可动范围的前方端部附近的情况下,控制上述驱动器以使上述步行支援装置的行进速度增加,在判定为上述可动把手移动到上述把手引导器的上述可动范围的后方端部附近的情况下,控制上述驱动器以使上述步行支援装置的行进速度减少。
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