CN110522614A - 行走训练机器人 - Google Patents
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Abstract
一种行走训练机器人,提高用户的身体能力,具有:主体部(11);扶手部(12),其设置于主体部,能够供用户把持;检测部(13),其检测施加于扶手部的扶手负荷;行走辅助部(15),其根据由检测部检测到的扶手负荷,决定行走训练机器人对用户的行走运动给予的负荷;移动装置(16),其具有旋转体(20),根据由行走辅助部决定的行走训练机器人的负荷,控制旋转体而使行走训练机器人移动;姿势推定部(17),其根据由检测部检测到的扶手负荷,对用户的抬脚姿势进行推定;训练方案生成部(18),其根据抬脚姿势,对使用户进行抬脚运动的训练方案进行校正;以及提示部(19),其提示基于训练方案的针对用户的指示。进行提高用户的身体能力的训练。
Description
技术领域
本公开涉及提高用户的身体能力的行走训练机器人。
背景技术
在面向老年人的设施等中,为了提高老年人的身体能力而采用了各种训练系统(例如,参照专利文献1)。
在专利文献1中公开了如下行走器:能够进行负荷测定和脚的行为测定而识别行走的现状,并且,能够确认腰脚的恢复度并进行行走训练。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-263152号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来,需要能够有效地提高用户的身体能力的行走训练机器人。
本公开是解决所述问题的发明,提供能够有效地提高用户的身体能力的行走训练机器人。
用于解决课题的手段
本公开的一个方式的行走训练机器人提高用户的身体能力,该行走训练机器人具有:
主体部;
扶手部,其设置于所述主体部,能够供所述用户把持;
检测部,其检测施加于所述扶手部的扶手负荷;
行走辅助部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,决定该行走训练机器人对所述用户的行走运动给予的负荷;
移动装置,其具有旋转体,根据由所述行走辅助部决定的该行走训练机器人的所述负荷,控制所述旋转体而使该行走训练机器人移动;
姿势推定部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,推定所述用户的抬脚姿势;
训练方案生成部,其根据所述抬脚姿势对使所述用户进行抬脚运动的训练方案进行校正;以及
提示部,其提示基于所述训练方案的针对所述用户的指示。
[发明效果]
根据本公开的行走训练机器人,能够有效地提高用户的身体能力。
附图说明
图1是本公开的实施方式1的行走训练机器人的外观图。
图2是示出使用本公开的实施方式1的行走训练机器人进行训练的情况的图。
图3是示出由本公开的实施方式1中的检测部检测的扶手负荷的检测方向的图。
图4是示出本公开的实施方式1的行走训练机器人的控制结构的一例的控制框图。
图5是示出本公开的实施方式1的行走训练机器人的主要的控制结构的一例的控制框图。
图6是示出用户在把持着扶手部的状态下抬起右脚的状态的一例的图。
图7是示出扶手负荷与抬脚姿势之间的关系的一例的图。
图8A是示出行走路线的一例的图。
图8B是示出行走路线的另一例的图。
图9是示出本公开的实施方式1的行走训练机器人的主要控制的例示的流程图的图。
图10是示出在本公开的实施方式1的行走训练机器人中根据体操训练结果对行走训练方案进行校正的控制的例示的流程图的图。
图11是示出在本公开的实施方式1的行走训练机器人中根据体操训练结果对体操训练方案进行校正的控制的例示的流程图的图。
图12是示出在本公开的实施方式1的行走训练机器人中根据行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正的控制的例示的流程图的图。
图13是示出在本公开的实施方式1的行走训练机器人中根据体操训练结果和行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正的控制的例示的流程图的图。
图14是示出本公开的实施方式1的行走训练机器人的变形例的主要的控制结构的一例的控制框图。
图15是示出本公开的实施方式2的行走训练机器人的控制结构的一例的控制框图。
图16是示出本公开的实施方式2的行走训练机器人的主要的控制结构的一例的控制框图。
图17是示出在本公开的实施方式2的行走训练机器人中根据体操训练结果、行走训练结果、行走路线的复杂程度和左右的抬脚的偏离对行走训练方案进行校正的控制的例示的流程图的图。
具体实施方式
(得到本公开的经过)
近年来,发达国家的少子老龄化不断加剧,对老年人的看护和生活辅助的必要性持续增加。特别是老年人存在因随着年龄增加而身体能力下降故而难以维持日常生活的QOL(Quality of Life:生活质量)的倾向。在这种背景下,需要能够有效地提高老年人等用户的身体能力的行走训练机器人。
本发明人们在研究的过程中发现,通过与行走关联地进行抬脚运动,能够预防跌倒,并且能够有效地提高与行走有关的身体能力。因此,本发明人们研究了使用户有意识地进行抬脚运动的行走训练机器人。具体而言,本发明人们研究了如下行走训练机器人,该行走训练机器人能够供用户在站立的状态下进行抬脚体操的体操训练、以及使行走中的用户的步伐变化的行走训练。
另外,本发明人们发现,能够根据对扶手部施加的扶手负荷来推定用户的抬脚姿势。因此,本发明人们研究能够根据基于扶手负荷推定出的抬脚姿势来校正训练内容的行走训练机器人,得到以下的发明。
本公开的一个方式的行走训练机器人提高用户的身体能力,该行走训练机器人具有:
主体部;
扶手部,其设置于所述主体部,能够供所述用户把持;
检测部,其检测施加于所述扶手部的扶手负荷;
行走辅助部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,决定该行走训练机器人对所述用户的行走运动给予的负荷;
移动装置,其具有旋转体,根据由所述行走辅助部决定的该行走训练机器人的所述负荷,控制所述旋转体而使该行走训练机器人移动;
姿势推定部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述用户的抬脚姿势进行推定;
训练方案生成部,其根据所述抬脚姿势对使所述用户进行抬脚运动的训练方案进行校正;以及
提示部,其提示基于所述训练方案的针对所述用户的指示。
通过这种结构,能够有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述负荷是所述行走训练机器人的移动速度和移动方向。
通过这种结构,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述负荷是用于向所述用户的移动方向推压所述行走训练机器人所需要的力。
通过这种结构,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述行走训练机器人具有行走状态推定部,该行走状态推定部对所述用户的行走速度和行走方向进行推定,
所述行走辅助部根据由所述行走状态推定部推定出的所述用户的所述行走速度和所述行走方向,决定该行走训练机器人的所述负荷。
通过这种结构,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述姿势推定部具有体操姿势推定部,该体操姿势推定部根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操时的体操姿势进行推定,
所述训练方案生成部具有行走训练方案生成部,该行走训练方案生成部生成所述训练方案中的使所述用户的行走中的步伐变化的行走训练方案,
所述行走训练方案生成部根据所述体操姿势对所述行走训练方案进行校正。
通过这种结构,能够根据体操姿势对行走训练方案进行校正,因此,能够提供更适合于用户的行走训练。由此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述训练方案生成部具有体操训练方案生成部,该体操训练方案生成部生成所述训练方案中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操的体操训练方案,
所述体操训练方案生成部根据所述体操姿势对所述体操训练方案进行校正。
通过这种结构,能够根据体操姿势对体操训练方案进行校正,因此,能够提供更适合于用户的体操训练。由此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述行走辅助部根据所述行走训练方案,对该行走训练机器人的所述负荷进行校正。
通过这种结构,通过对行走训练机器人的负荷进行校正,能够使用户的行走中的步伐变化。由此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述体操姿势推定部根据在该行走训练机器人的前后方向上延伸的轴的绕轴力矩对所述体操姿势进行推定,
所述体操姿势包含所述用户进行抬脚体操时的抬脚量、抬起脚的时间和摇晃中的至少一方。
通过这种结构,能够容易地推定用户的体操姿势。
也可以是,所述行走训练方案包含所述用户进行行走时的针对所述用户的从当前位置到目的地为止的行走路线的引导和抬脚指示中的至少一方。
通过这种结构,能够对用户提供更适合于用户的行走训练,因此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述姿势推定部具有行走姿势推定部,该行走姿势推定部根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户进行行走时的行走姿势进行推定,
所述训练方案生成部具有体操训练方案生成部,该体操训练方案生成部生成所述训练方案中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操的体操训练方案,
所述体操训练方案生成部根据所述行走姿势对所述体操训练方案进行校正。
通过这种结构,能够根据行走姿势对体操训练方案进行校正,因此,能够提供更适合于用户的体操训练。由此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述训练方案生成部具有行走训练方案生成部,该行走训练方案生成部生成所述训练方案中的使所述用户的行走中的步伐变化的行走训练方案,
所述行走训练方案生成部根据所述行走姿势对所述行走训练方案进行校正。
通过这种结构,能够根据行走姿势对行走训练方案进行校正,因此,能够提供更适合于用户的行走训练。由此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述行走辅助部根据所述行走训练方案,对该行走训练机器人的移动速度和移动方向进行校正。
通过这种结构,通过对行走训练机器人的移动速度和移动方向进行校正,能够使用户的行走中的步伐变化。由此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述行走姿势推定部根据在该行走训练机器人的前后方向上延伸的轴的绕轴力矩对所述行走姿势进行推定,
所述行走姿势包含所述用户进行行走时的抬脚量、抬起脚的时间、摇晃、步幅、行走速度和行走间距中的至少一方。
通过这种结构,能够容易地推定用户的行走姿势。
也可以是,所述体操训练方案包含所述用户进行抬脚体操时的抬脚量和抬脚次数中的至少一方。
通过这种结构,能够对用户提供更适合于用户的训练,因此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述姿势推定部具有:
体操姿势推定部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操时的体操姿势进行推定;以及
行走姿势推定部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户进行行走时的行走姿势进行推定,
所述训练方案生成部具有行走训练方案生成部,该行走训练方案生成部生成所述训练方案中的使所述用户的行走中的步伐变化的行走训练方案,
所述行走训练方案生成部根据所述体操姿势和所述行走姿势,对所述行走训练方案进行校正。
通过这种结构,能够根据体操姿势和行走姿势对行走训练方案进行校正,因此,能够提供更适合于用户的行走训练。由此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述姿势推定部具有:
体操姿势推定部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操时的体操姿势进行推定;以及
行走姿势推定部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户进行行走时的行走姿势进行推定,
所述训练方案生成部具有体操训练方案生成部,该体操训练方案生成部生成所述训练方案中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操的体操训练方案,
所述体操训练方案生成部根据所述体操姿势和所述行走姿势,对所述体操训练方案进行校正。
通过这种结构,能够根据体操姿势和行走姿势对体操训练方案进行校正,因此,能够提供更适合于用户的体操训练。由此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述行走训练机器人还具有判定部,该判定部根据所述旋转体的旋转量和旋转方向,对所述用户行走过的行走路线的复杂程度进行判定,
所述训练方案生成部根据所述行走路线的复杂程度,对所述训练方案进行校正。
通过这种结构,能够根据行走路线的复杂程度对训练方案进行校正。由此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述判定部进一步根据由所述检测部检测到的扶手负荷对所述用户的抬脚的左右的偏离进行判定,
所述训练方案生成部根据所述抬脚的左右的偏离对所述训练方案进行校正。
通过这种结构,能够根据用户的抬脚的左右的偏离对训练方案进行校正,因此,能够提供更适合于用户的训练。由此,能够更有效地提高用户的身体能力。
也可以是,所述提示部在该行走训练机器人的周边环境中通过光来提示基于所述训练方案的针对所述用户的指示。
通过这种结构,用户能够容易地理解基于训练方案的指示,能够进行进行训练。
也可以是,所述提示部提示所述用户的所述抬脚姿势的信息。
通过这种结构,用户能够掌握自身的抬脚姿势并进行训练。
以下,参照附图对本公开的实施方式进行说明。另外,在各图中,为了使得说明易于理解而夸张地示出了各要素。
(实施方式1)
[整体结构]
图1示出实施方式1的行走训练机器人1(以下,称作“机器人1”)的外观图。图2示出用户使用机器人1进行训练的情况。
图1和图2所示,机器人1具有主体部11、扶手部12、检测部13、行走状态推定部14、行走辅助部15、移动装置16、姿势推定部17、训练方案生成部18和提示部19。
机器人1是进行使用户的身体能力提高的训练的机器人。机器人1能够进行用户在站定的状态下进行抬脚体操的体操训练、以及使行走中的用户的步伐变化的行走训练。抬脚体操是指,用户不移动而抬脚并放脚的运动。换言之,抬脚体操是指如下运动:用户将与地面接触的脚抬起后,放下该脚而使该脚再次与地面接触。例如,抬脚体操可以是交替抬放用户的左右脚的运动,也可以是连续抬放单侧脚的运动。步伐是指使脚从后方向前方移动的动作。
在体操训练中,用户把持扶手部12,进行抬脚体操而不在该处移动。机器人1例如通过提示部19对用户提示抬脚指示、抬脚次数和/或抬脚量。抬脚指示例如包含使用户抬起左右任意一方的脚的指示等。
在行走训练中,用户把持扶手部12,对扶手部12施加负荷(扶手负荷)并进行行走。机器人1与扶手负荷对应地进行移动,并且在行走路线引导用户。另外,机器人1使行走中的用户的步伐变化。例如,机器人1通过变更机器人1的移动速度的限制和/或行走路线等,使行走中的用户的步伐变化。在本说明书中,行走路线是指从当前位置到目的地的用户行走的路径。
以下,详细说明机器人1的结构。
主体部11例如由框架构成,该框架具有能够支承其他构成部件并且能够支撑用户行走时的负荷这样的刚性。
扶手部12设置于主体部11的上部,并设置为易于供行走中的用户的两手把持的形状和高度位置。在实施方式1中,扶手部12形成为棒状。用户用右手把持扶手部12的右端侧,并且用左手把持扶手部12的左端侧。
检测部13检测用户因把持扶手部12而施加于扶手部12的扶手负荷。具体而言,当用户把持着扶手部12而行走时和用户把持着扶手部12而在站定的状态下进行抬脚体操时,用户对扶手部12施加负荷。检测部13检测用户对扶手部12施加的负荷(扶手负荷)的朝向和大小。
图3表示由检测部13检测的扶手负荷的检测方向。如图3所示,检测部13是六轴力传感器,其能够分别对施加于相互正交的三轴方向的力以及三轴的绕轴力矩进行检测。相互正交的三轴是指,在机器人1的左右方向延伸的x轴、在机器人1的前后方向延伸的y轴以及在机器人1的高度方向延伸的z轴。施加于三轴方向的力是指,施加于x轴方向的力Fx、施加于y轴方向的力Fy以及施加于z轴方向的力Fz。在实施方式1中,设Fx中的施加于右方的力为Fx+、施加于左方的力为Fx-。设Fy中的施加于前方的力为Fy+、施加于后方的力为Fy-。设Fz中的施加于相对于行走面垂直的下方的力为Fz+、施加于相对于行走面垂直的上方的力为Fz-。三轴的绕轴力矩是指,x轴的绕轴力矩Mx、y轴的绕轴力矩My以及z轴的绕轴力矩Mz。需要说明的是,本说明书中,有时将Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz称作负荷。
返回图1和图2,行走状态推定部14根据由检测部13检测到的扶手负荷,对行走中的用户的行走速度和行走方向进行推定。行走速度是指用户进行行走时的用户的速度。行走方向是指用户进行行走的方向。行走状态推定部14根据由检测部13检测到的扶手负荷(力和力矩)的大小和朝向,对行走中的用户的行走速度和行走方向进行推定。
具体而言,行走状态推定部14根据由检测部13检测到的各移动方向上的扶手负荷的值,对行走中的用户的行走速度和行走方向进行推定。例如,行走状态推定部14根据扶手负荷,对前进动作、后退动作、右转弯动作和左转弯动作进行推定。
<前进动作>
行走状态推定部14在由检测部13检测到Fy+的力的情况下,推定为用户正在向前方移动。即,行走状态推定部14在由检测部13检测到Fy+的力的情况下,推定为用户正在进行前进动作。在用户正在进行前进动作的期间内,如果由检测部13检测的Fy+的力变大,则行走状态推定部14推定为用户向前方的行走速度变快。另一方面,在用户正在进行前进动作的期间内,如果由检测部13检测的Fy+的力变小,则行走状态推定部14推定为用户向前方的行走速度变慢。
<后退动作>
行走状态推定部14在由检测部13检测到Fy-的力的情况下,推定为用户正在向后方移动。即,行走状态推定部14在由检测部13检测到Fy-的力的情况下,推定为用户正在进行后退动作。在用户正在进行后退动作的期间内,如果由检测部13检测的Fy-的力变大,则行走状态推定部14推定为用户向后方的行走速度变快。另一方面,在用户正在进行后退动作的期间内,如果由检测部13检测的Fy-的力变小,则行走状态推定部14推定为用户向后方的行走速度变慢。
<右转弯动作>
行走状态推定部14在由检测部13检测到Fy+的力和Mz+的力矩的情况下,推定为用户正在向右方转弯移动。即,在由检测部13检测到Fy+的力和Mz+的力矩的情况下,行走状态推定部14推定为用户正在进行右转弯动作。在用户正在进行右转弯动作的期间内,如果由检测部13检测的Mz+的力矩变大,则行走状态推定部14推定为用户向右方的转弯半径变小。另外,在用户正在进行右转弯动作的期间内,如果由检测部13检测的Fy+的力变大,则行走状态推定部14推定为转弯速度变快。
<左转弯动作>
行走状态推定部14在由检测部13检测到Fy+的力和Mz-的力矩的情况下,推定为用户正在向左方转弯移动。即,在由检测部13检测到Fy+的力和Mz-的力矩的情况下,行走状态推定部14推定为用户正在进行左转弯动作。在用户正在进行左转弯动作的期间内,如果由检测部13检测的Mz-的力矩变大,则行走状态推定部14推定为用户的转弯半径变小。另外,在用户正在进行左转弯动作的期间内,如果由检测部13检测的Fy+的力变大,则行走状态推定部14推定为转弯速度变快。
需要说明的是,行走状态推定部14能够根据扶手负荷对用户的行走速度和行走方向进行推定即可,不限于上述的例子。例如,行走状态推定部14也可以根据Fy和Fz的力,对用户的前进动作和后退动作进行推定。另外,行走状态推定部14例如也可以根据Mx或My的力矩,对用户的转弯动作进行推定。
例如,也可以是,在由检测部13检测的Fy+的力为规定的第一阈值以上的值、并且My+的力为小于规定的第二阈值的值的情况下,行走状态推定部14推定为用户正在进行向前方的行走、即行前进动作。另外,也可以是,行走状态推定部14根据Fz方向上的扶手负荷的值对行走速度进行推定。另一方面,在由检测部13检测的Fy+的力为规定的第三阈值以上的值、并且My+的力为规定的第二阈值以上的值情况下,行走状态推定部14推定为用户正在进行向右方转弯的行走、即右转弯动作。另外,也可以是,行走状态推定部14根据Fz方向上的扶手负荷的值对转弯速度进行推定,根据My方向上的扶手负荷的值对转弯半径进行推定。
另外,用于推定行走速度的扶手负荷可以是前方的Fy+的负荷、或下方的Fz-的负荷,也可以对前方的Fy+的负荷和下方的Fz-的负荷进行组合。
行走辅助部15根据由检测部13检测到的扶手负荷,决定机器人1对用户的行走运动给予的负荷。在实施方式1中,行走辅助部15根据由行走状态推定部14推定出的用户的行走速度和行走方向,决定机器人1的移动速度和移动方向作为机器人1的负荷。例如,行走辅助部15也可以将机器人1的移动速度和移动方向决定为与用户的行走速度和行走方向相同。或者,行走辅助部15也可以将机器人1的移动速度和移动方向决定为晚于用户的行走速度和行走方向。
另外,行走辅助部15也可以通过对机器人1的移动速度和移动方向进行校正来使用户的行走中的步伐变化。具体而言,行走辅助部15可以根据由训练方案生成部18生成和/或校正的训练方案,对机器人1的移动速度和移动方向进行校正。例如,行走辅助部15也可以使机器人1的移动速度比用户的行走速度慢。或者,行走辅助部15也可以对移动方向进行校正,以使得在用户进行转弯动作时转弯半径变大。
需要说明的是,行走辅助部15只要根据用户的行走速度和行走方向和/或由训练方案生成部18生成的训练方案的信息来决定机器人1的移动速度和移动方向即可,不限于上述的例子。
移动装置16具有在主体部11的下部设置的旋转体20、以及对旋转体20进行驱动控制的驱动部21。移动装置16根据由行走辅助部15决定的机器人1的移动速度和移动方向,对旋转体20进行控制而使机器人1移动。
旋转体20是车轮,其在使主体部11自立的状态对主体部11进行支承,并且通过驱动部21旋转驱动。在实施方式1中,移动装置16具有3个旋转体20。具体而言,移动装置16具有在机器人1的后方侧对置配置的2个旋转体20、以及在机器人1的前方侧配置的1个旋转体20。在机器人1的后方侧配置的2个旋转体20通过驱动部21进行旋转,使机器人1移动。例如,在机器人1的后方侧配置的2个旋转体20在保持使机器人1自立的姿势的状态下,使主体部11向图2所示的箭头的方向(前方或后方)移动。在机器人1的前方侧配置的1个旋转体20能够自由旋转。
需要说明的是,在实施方式1中,说明了移动装置16具有3个车轮作为旋转体20的例子,但不限于此。例如,旋转体20也可以由2个以上的车轮构成。或者,旋转体20也可以是行驶带或辊等。
驱动部21根据由行走辅助部15决定的用户的行走速度和行走方向,对旋转体20进行驱动。
姿势推定部17根据由检测部13检测到的扶手负荷,对用户的抬脚姿势进行推定。抬脚姿势是指,用户进行抬起脚的动作时的姿势,是指从使脚离开地面起到接触地面为止的抬脚运动的姿势。
在实施方式1中,姿势推定部17根据由检测部13检测到的My方向的力矩,对用户的抬脚姿势进行推定。
抬脚姿势包含抬脚时的脚离地面的高度(抬脚量)、从脚离开地面起到接触地面为止的时间(抬脚时间)和摇晃中至少一方。摇晃是指,进行抬脚时的用户的晃动。
需要说明的是,抬脚姿势不限于抬脚量、抬脚时间和摇晃。例如,抬脚姿势也可以包含步幅、行走速度和行走间距。
抬脚姿势包含用户在站定的状态下进行抬脚体操时的体操姿势和用户进行行走时的行走姿势。
体操姿势是指,用户在把持着扶手部12的状态下不从该处移动而进行抬脚体操时的抬脚姿势。行走姿势是指,进行行走的用户的左右脚交替抬放时的抬脚姿势。即,行走姿势是指,处于使用户的脚从后方向前方移动的离地期间时的用户的脚的姿势。离地期间是指脚处于从地面离开状态的期间。
姿势推定部17针对用户的左右脚分别推定抬脚姿势。
训练方案生成部18根据由姿势推定部17推定出的抬脚姿势,对使用户进行抬脚运动的训练方案进行校正。训练方案是为了提高用户的身体能力而使用户进行的训练的方案。训练方案例如可以是使用户进行锻炼右脚的肌肉的运动、锻炼左脚的肌肉的运动和/或锻炼双脚的肌肉的运动的方案。
训练方案包含用户在站定的状态下进行抬脚体操的体操训练方案、以及使用户的行走中的步伐变化的行走训练方案。
体操训练方案是进行体操训练时的方案,包含用户在站定的状态下在该处进行抬脚体操的方案。体操训练方案例如也可以包含抬起单脚的运动、机器人1旋转而进行的扭转运动、抬起单脚的状态下的扭转运动。
在一例中,体操训练方案可以包含如下方案,该方案包含为了优先锻炼右脚的肌肉而将右脚的抬脚次数设定为30次、将左脚的抬脚次数设定为10次的抬脚体操。或者,体操训练方案也可以包含如下方案,该方案包含将抬起右脚的时间设定为30秒、将抬起左脚的时间设定为10秒的抬脚体操。
行走训练方案是进行行走训练时的方案,包含使行走中的用户的步伐变化的方案。例如,行走训练方案也可以包含对机器人1的移动速度进行限制并且对用户进行抬脚指示的方案。或者,行走训练方案也可以包含如下方案:在使用要锻炼的脚的肌肉的频度高的行走路线上引导用户。使用要锻炼的脚的肌肉的频度高的行走路线例如可以是包含较多向要锻炼的脚的相反侧转弯的动作的路线、和/或增大转弯半径的路线等。例如,在要锻炼右脚的肌肉的情况下,行走路线也可以相比于向右方转弯的拐角而更多地包含向左方转弯的拐角。或者,行走路线也可以是在向左方的转弯动作中增大转弯半径的路线。
训练方案生成部18根据体操训练时的抬脚姿势和/或行走训练时的抬脚姿势的信息,对体操训练方案和/或行走训练方案进行校正。训练方案生成部18例如根据体操训练时和/或行走训练时的左右的抬脚姿势的差异等,对体操训练方案和/或行走训练方案进行校正。
例如,在右脚的抬脚量小于左脚的抬脚量情况下,训练方案生成部18校正为相比于左脚而更多地使用右脚的肌肉力量的训练方案。在一例中,训练方案生成部18校正为使右脚的抬脚次数多余左脚的抬脚次数的体操训练方案。另外,训练方案生成部18校正为如下行走训练方案:在增多向左方的转弯动作且增大向左方的转弯半径的行走路线上进行引导。
这样,训练方案生成部18根据体操训练结果和/或行走训练结果对训练方案进行校正。
另外,校正前的训练方案例如可以是包含预先决定的抬脚运动的方案,也可以是按照每个用户而包含定制的运动的方案。校正前的训练方案例如是指,在开始训练时设定的方案、或在开始训练时用户设定的方案。
需要说明的是,上述的训练方案仅是例示,训练方案不限于这些例子。
提示部19提示基于训练方案的针对用户的指示。提示部19例如通过音声、图像和/或映像来提示针对用户的指示。提示部19例如可以包含扬声器和/或显示器等。
在机器人1中也可以具有对机器人1自身的位置进行推定的自己位置推定部。自己位置推定部例如是GPS(Global Positioning System:全球定位系统)等,对机器人1所在的位置进行推定。由此,机器人1能够对自身的位置、即当前位置进行推定,并准确地向从当前位置到目的地为止的行走路线引导用户。另外,也可以使用照相机、深度传感器识别周边环境,从而进行自己位置推定。
[行走训练机器人的控制结构]
对具有这种结构的行走训练机器人1的控制结构进行说明。图4是示出机器人1的控制结构的一例的控制框图。另外,在图4的控制框图中,还示出了各个控制结构与所处理的信息之间的关系。图5是示出机器人1的主要的控制结构的一例的控制框图。
首先,对机器人1的移动的控制结构进行说明。如图4和图5所示,检测部13检测施加于扶手部12的扶手负荷。将由检测部13检测到的扶手负荷的信息发送到行走状态推定部14。
行走状态推定部14根据由检测部13检测到的扶手负荷,对用户的行走速度和行走方向进行推定。行走状态推定部14将推定出的用户的行走速度和行走方向的信息发送到行走辅助部15。
行走辅助部15根据用户的行走速度和行走方向,决定机器人1的移动速度和移动方向。行走辅助部15将决定出的机器人1的移动速度和移动方向的信息发送到驱动部21。
驱动部21具有驱动力计算部22、执行器控制部23、执行器24。
驱动力计算部22根据由行走辅助部15决定的机器人1的移动速度和移动方向来计算驱动力。例如,驱动力计算部22在机器人1的移动动作是前进动作或后退动作的情况下,以使得在机器人1的后方侧配置的2个车轮(旋转体)20的旋转量均等的方式计算驱动力。驱动力计算部22在机器人1的移动动作是右转弯动作的情况下,以使得在机器人1的后方侧配置的2个车轮20中的右侧的车轮20的旋转量大于左侧的车轮20的旋转量的方式计算驱动力。另外,驱动力计算部22根据机器人1的移动速度来计算驱动力的大小。
执行器控制部23根据由驱动力计算部22计算出的驱动力,进行执行器24的驱动控制。另外,执行器控制部23能够从执行器24取得的车轮20的旋转量的信息,并向驱动力计算部22发送车轮20的旋转量的信息。
执行器24例如是使车轮20旋转驱动的马达等。执行器24经由齿轮机构或滑轮机构等与车轮20连接。执行器24通过被执行器控制部23驱动控制来旋转驱动车轮20。
这样,机器人1根据施加于扶手部12的扶手负荷来控制移动。
接着,对用于校正机器人1的训练内容的控制结构进行说明。
姿势推定部17根据由检测部13检测到的扶手负荷,对用户的抬脚姿势进行推定。在实施方式1中,姿势推定部17根据由检测部13检测的扶手负荷中的My的力矩,对用户的抬脚姿势、即体操姿势和行走姿势进行推定。需要说明的是,体操姿势和行走姿势的判别例如可以根据Fy的负荷来进行,也可以根据旋转体20的旋转量来进行。
图6是示出用户在把持着扶手部12的状态下抬起右脚的状态的一例的图。如图6所示,当用户在把持着扶手部12的状态抬起右脚时,对扶手部12的右端施加垂直方向向下的负荷,对扶手部12的左端施加垂直方向向上的负荷。即,在用户抬起右脚的抬脚姿势中,在扶手部12中产生在机器人1的前后方向上延伸的y轴的绕轴的My-的力矩。
另一方面,当用户在把持着扶手部12的状态下抬起左脚时,对扶手部12的左端施加垂直方向向下的负荷,并且对扶手部12的右端施加垂直方向向上的负荷。即,在用户抬起左脚的抬脚姿势中,在扶手部12中产生在机器人1的前后方向上延伸的y轴的绕轴的My+的力矩。
图7是示出扶手负荷与抬脚姿势之间的关系的一例的图。图7示出抬起右脚后抬起左脚的情况下的抬脚体操的My的力矩的波形。
如图7所示,在用户抬起右脚的期间、即右脚离地期间内,产生My-的力矩。右脚离地期间是从右脚离开地面起到与地面接触为止的期间,相当于右脚的抬脚时间。另一方面,在用户抬起左脚的期间、即左脚离地期间内,产生My+的力矩。左脚离地期间是从左脚离开地面起到与地面接触为止的期间,相当于左脚的抬脚时间。
能够根据My的力矩的值的变化来计算右脚离地期间和左脚离地期间。即,能够根据My的力矩的值的变化来计算右脚的抬脚时间和左脚的抬脚时间。
对右脚离地期间的计算的一例进行说明。姿势推定部17计算用户把持扶手部12并且双脚与地面接触的状态(以下趁着“通常状态”)的My的力矩P1。通常状态的My的力矩P1可以按照每个用户而不同。需要说明的是,图7所示的My的力矩是偏向右倾斜的抬脚姿势的用户的波形。因此,在通常状态的力矩P1中,产生偏向My-方向的力矩。
姿势推定部17可以在由检测部13检测的My-方向的力矩从通常状态的力矩P1起增大时,决定为开始了右脚离地期间。另外,姿势推定部17也可以在开始了右脚离地期间后、由检测部13检测的My-方向的力矩恢复为通常状态的力矩P1时,决定为右脚离地期间结束。
对左脚离地期间的计算的一例进行说明。与右脚离地期间的计算的一例同样,姿势推定部17可以在由检测部13检测的My+方向的力矩从通常状态的力矩P1起增大时,决定为开始了左脚离地期间。另外,姿势推定部17也可以在开始了左脚离地期间后、由检测部13检测的My+方向的力矩恢复为通常状态的力矩P1时,决定为左脚离地期间结束。
需要说明的是,上述的右脚离地期间和左脚离地期间的计算仅是一例,不限于此。例如,关于用户进行行走的情况下的右脚离地期间和左脚离地期间的计算,也可以根据Fz方向的扶手负荷来进行计算。
接着,对基于扶手负荷的抬脚量的计算的一例进行说明。
姿势推定部17根据右脚离地期间初期ts1的My-方向的力矩的变化的速度v1(以下,称作“第一变化速度v1”),来计算右脚的抬脚量。My-方向的力矩的第一变化速度v1越大,则姿势推定部17决定为越猛烈地抬起右脚,并决定为右脚的抬脚量越高。
具体而言,可以使用“(右脚的抬脚量)=(My-方向的力矩的第一变化速度v1)×(系数K)”作为右脚的抬脚量的计算式。系数K按照每个用户而设定为适当的值。例如,关于系数K,由于每个用户存在个人差异,因此,可以事前确认用户的抬脚姿势,通过目视来设定系数。
姿势推定部17根据左脚离地期间初期ts2的My+方向的力矩的变化速度v2(以下,称作“第二变化速度v2”),来计算左脚的抬脚量。My+方向的力矩的第二变化速度v2越大,则姿势推定部17决定为越猛烈地抬起左脚,并决定为左脚的抬脚量越高。
具体而言,使用“(左脚的抬脚量)=(My+方向的力矩的第二变化速度v2)×(系数K)”作为左脚的抬脚量的计算式。
需要说明的是,上述的抬脚量的计算仅是一例,不限于此。例如,电可以根据My的力矩的变化的速度和离地期间,对抬脚的轨道进行推定。具体而言,可以使用“(抬脚的轨道)=(My的力矩的变化的速度)×(离地期间)”作为抬脚的轨道的计算式。抬脚的轨道是从脚离开地面到接触地面为止的脚位置的轨道。
另外,姿势推定部17也可以根据My的力矩的摇晃,对用户的晃动进行推定。
返回图4和图5,姿势推定部17具有对抬脚姿势中的体操姿势进行推定的体操姿势推定部25、以及对抬脚姿势中的行走姿势进行推定的行走姿势推定部26。
体操姿势推定部25根据由检测部13检测到的扶手负荷,对抬脚姿势中的用户在站定的状态下进行抬脚体操时的体操姿势进行推定。体操姿势推定部25将体操姿势的信息发送到体操姿势信息数据库27。
体操姿势例如包含用户进行抬脚体操时的抬脚量、抬起脚的时间(抬脚时间)和摇晃中至少一方。
行走姿势推定部26根据由检测部13检测到的扶手负荷,对抬脚姿势中的用户进行行走时的行走姿势进行推定。行走姿势推定部26将行走姿势的信息发送到行走姿势信息数据库28。
行走姿势例如包含用户进行行走时的抬脚量、抬脚时间、摇晃、步幅、行走速度和行走间距中的至少一方。
关于步幅、行走速度和行走间距,也可以根据由检测部13检测的扶手负荷来进行推定。例如,执行器控制部23根据旋转体20的旋转量对机器人1的移动距离进行推定。执行器控制部23向行走姿势推定部26发送旋转体20的旋转量的信息。行走姿势推定部26也可以根据旋转体20的旋转量的信息和由扶手负荷推定的抬脚时间,对步幅、行走速度和行走间距进行推定。
在本说明书中,有时将体操姿势信息数据库27和行走姿势信息数据库28总称为姿势信息数据库29。
在实施方式1中,机器人1具有姿势信息数据库29。需要说明的是,机器人1也可以不具有姿势信息数据库29。姿势信息数据库29也可以位于机器人1的外部。例如,姿势信息数据库29也可以由位于机器人1的外部的服务器等构成。该情况下,机器人1也可以通过无线和/或有线通信单元访问姿势信息数据库29,下载姿势信息。
训练方案生成部18根据抬脚姿势对训练方案进行校正。具体而言,训练方案生成部18从姿势信息数据库29接收抬脚姿势的信息,根据抬脚姿势的信息对训练方案进行校正。
训练方案生成部18具有:体操训练方案生成部30,其生成训练方案中的用户在站定的状态下进行抬脚体操的体操训练方案;以及行走训练方案生成部31,其生成使训练方案中的用户的行走中的步伐变化的行走训练方案。
体操训练方案生成部30对体操训练方案进行校正。具体而言,体操训练方案生成部30从姿势信息数据库29接收体操姿势和/或行走姿势的信息,根据体操姿势和/或行走姿势的信息对体操训练方案进行校正。
例如,在体操姿势和/或行走姿势的信息中抬脚量较小的情况下,体操训练方案生成部30也可以对体操训练方案进行校正,以使得抬脚次数增多。提示部19也可以将抬脚指示和抬脚次数提示给用户。
在体操姿势和/或行走姿势的信息中抬脚时间较短的情况下,体操训练方案生成部30也可以对体操训练方案进行校正,以使得抬脚时间变长。提示部19也可以将抬脚指示和抬脚时间提示给用户。
在体操姿势和/或行走姿势的信息中用户晃动的情况下,即产生摇晃的情况下,体操训练方案生成部30也可以对体操训练方案进行校正,以对用户的抬脚姿势进行矫正。例如,体操训练方案生成部30也可以延长提示部19的抬脚的指示的间隔,并且提示对用户的抬脚姿势进行矫正的指示。
在体操姿势和/或行走姿势的信息中抬脚的速度较慢的情况下,也可以对体操训练方案进行校正,以提高抬脚的速度。提示部19也可以将抬脚指示提示给用户。具体而言,也可以缩短提示部19的抬脚的指示的间隔。
在体操姿势和/或行走姿势的信息中,左右脚的抬脚量、抬脚时间和/或速度存在差异的情况下,体操训练方案生成部30也可以对体操训练方案进行校正,以使用要优先锻炼的一个脚的肌肉。例如,在右脚的抬脚量小于左脚的抬脚量的情况下,体操训练方案生成部30也可以校正为使右脚的抬脚次数多于左脚的抬脚次数的方案。在右脚的抬脚时间小于左脚的抬脚时间情况下,体操训练方案生成部30也可以校正为使右脚的抬脚时间比左脚的抬脚时间长的方案。在右脚的抬脚的速度小于左脚的抬脚的速度的情况下,体操训练方案生成部30也可以校正为使右脚的抬起速度大于左脚的抬起速度的方案。
另外,体操训练方案生成部30也可以根据行走姿势的信息中包含的步幅、行走速度、行走间距和/或这些左右脚的差异等信息,对体操训练方案进行校正。
行走训练方案生成部31对行走训练方案进行校正。具体而言,行走训练方案生成部31从姿势信息数据库29接收体操姿势和/或行走姿势的信息,根据体操姿势和/或行走姿势的信息对行走训练方案进行校正。
例如,在体操姿势和/或行走姿势的信息中抬脚量、抬脚时间和/或抬脚的速度较小的情况下,行走训练方案生成部31也可以对行走训练方案进行校正,以使得减小机器人1的移动速度从而使行走中的用户的步伐变化。或者,行走训练方案生成部31也可以对行走训练方案进行校正,以使行走路线复杂从而使行走中的用户的步伐变化。关于使行走路线复杂,例如包含在从出发地到目的地为止的路线中增加拐角等。
在体操姿势和/或行走姿势的信息中用户晃动的情况下,即在产生摇晃的情况下,行走训练方案生成部31也可以对行走训练方案进行校正,以对用户的抬脚姿势进行矫正。例如,行走训练方案生成部31也可以对行走训练方案进行校正,以使得将行走路线校正为单调路线,并且通过提示部19提示对用户的抬脚姿势进行矫正的指示。
在体操姿势和/或行走姿势的信息中,在左右脚的抬脚量、抬脚时间、和/或抬脚的速度存在差异的情况下,行走训练方案生成部31也可以对行走训练方案进行校正,以使得使用要优先锻炼的一个脚的肌肉。例如,行走训练方案生成部31也可以对行走训练方案进行校正,以使得在抬起要优先锻炼的脚的期间(离地期间)内,减小机器人1的移动速度而使用要优先锻炼的脚的肌肉。或者,行走训练方案生成部31也可以对行走训练方案进行校正,以使得以向要优先锻炼的脚的相反侧进行转弯动作的方式变更行走路线。
图8A是示出行走路线的一例的图。图8A作为一例而示出被设定为单调路线的从出发地S1到目的地S2为止的第一行走路线R1。如图8A所示,第一行走路线R1减少了拐角的数量。另外,在第一行走路线R1中,拐角的角度平缓。
图8B示出行走路线的另一例的图。图8B作为一例而示出被设定为复杂的路线的从出发地S1到目的地S2为止的第二行走路线R2。如图8B所示,第二行走路线R2增多了拐角的数量。另外,在第二行走路线R2中,向右方弯曲的拐角的角度小于向左方弯曲的拐角的角度。由此,在第二行走路线R2中行走的用户抬起左脚的时间比抬起右脚的时间长,相比于右脚而更多地使用左脚的肌肉。其结果,用户能够相比于右脚而优先锻炼左脚。
需要说明的是,上述的体操训练方案和行走训练方案的校正仅是例示,体操训练方案和行走训练方案的校正不限于这些例子。体操训练方案生成部30和行走训练方案生成部31也可以根据行走姿势的信息中包含的步幅、行走速度、行走间距和/或这些左右脚的差异等信息,分别对体操训练方案和行走训练方案进行校正。
另外,训练方案生成部18生成基于生成或校正后的训练方案的针对用户的指示。基于训练方案的针对用户的指示例如包含抬脚指示、抬脚姿势的矫正指示、和/或行走路线的引导指示等。提示部19根据基于训练方案的针对用户的指示的信息,通过音声、图像和/或映像对用户提示指示。由此,用户能够按照提示部19所提示的指示来进行抬脚运动。
由训练方案生成部18生成或校正后的训练方案例如可以存储于训练方案信息数据库。机器人1也可以具有训练方案信息数据库。或者,训练方案信息数据库也可以是在机器人1的外部设置的服务器等。训练方案生成部18也可以从训练方案信息数据库取得过去的用户的训练方案。
行走辅助部15也可以从训练方案信息数据库取得行走训练方案的信息,根据行走训练方案的信息,对机器人1的移动速度和移动方向进行校正。例如,在行走训练方案中使右脚的步伐变化的情况下,行走辅助部15也可以减小右脚抬起时的机器人1的移动速度。
另外,行走辅助部15也可以从姿势信息数据库29取得抬脚姿势的信息,与用户的抬脚姿势对应地对机器人1的移动速度和移动方向进行校正。
[行走训练机器人的主要的控制]
对行走训练机器人1的主要的控制的一例进行说明。图9示出机器人1的主要的控制的例示的流程图。
如图9所示,在步骤ST11中,训练方案生成部18生成训练方案。具体而言,训练方案生成部18在用户开始训练前,生成使用户进行抬脚运动的训练方案。例如,在步骤ST11中,训练方案生成部18通过提示部19向用户提示运动菜单和/或问题等。训练方案生成部18也可以根据由用户选择的运动菜单和/或问题的回答结果,生成训练方案。训练方案生成部18生成基于所生成的训练方案的针对用户的指示。基于训练方案的针对用户的指示的信息例如被发送到训练方案信息数据库并进行存储。
在步骤ST12中,提示部19提示基于在步骤ST11中生成的训练方案的针对用户的指示。例如,提示部19针对用户提示抬脚指示、抬脚姿势的矫正指示、和/或行走路线的引导指示等。例如,在步骤ST12中,提示部19通过音声、图像和/或映像对用户提示指示。用户在把持着扶手部12的状态下,按照提示部19所提示的指示来进行训练、即抬脚运动。需要说明的是,提示部19从训练方案信息数据库取得基于训练方案的针对用户的指示信息。
在步骤ST13中,检测部13检测扶手负荷。具体而言,在用户按照提示部19的指示进行抬脚运动的期间内,检测部13检测施加于扶手部12的扶手负荷。
在步骤ST14中,姿势推定部17根据步骤ST13中检测到的扶手负荷,对用户的抬脚姿势进行推定。在实施方式1中,如上所述,姿势推定部17根据My的力矩对抬脚姿势进行推定。姿势推定部17将推定出的抬脚姿势的信息发送到姿势信息数据库29。
在步骤ST15中,训练方案生成部18决定用户的训练是否已经结束。训练方案生成部18例如决定训练方案所包含的全部的抬脚运动是否已经结束。
在步骤ST15中,通过训练方案生成部18决定为训练已经结束的情况下,流程进入步骤ST16。在通过训练方案生成部18决定为训练未结束的情况下,流程返回ST12。
在步骤ST16中,训练方案生成部18根据用户的抬脚姿势对训练方案进行校正。具体而言,训练方案生成部18从姿势信息数据库29取得抬脚姿势的信息。训练方案生成部18根据所取得的抬脚姿势的信息对训练方案进行校正。
这样,机器人1通过执行步骤ST11~ST16,从而根据训练结果校正为适合于用户的训练方案。由此,机器人1能够有效地提高用户的身体能力。
需要说明的是,在图9所示的流程图中,说明了在训练结束后执行对训练方案进行校正的步骤ST16的例子,但不限于此。步骤ST16也可以在用户正在进行训练的期间内执行。即,训练方案生成部18也可以在用户正在进行训练的期间内对训练方案进行校正。由此,训练方案生成部18即使在训练过程中也能够将训练方案校正为能够更有效地进行训练的方案。
[行走训练机器人的控制的第一例]
作为行走训练机器人1的控制的第一例,针对根据体操训练结果对行走训练方案进行校正的控制进行说明。具体而言,针对根据用户正在进行体操训练的期间内取得的体操姿势信息对行走训练方案进行校正的控制的一例进行说明。
图10示出根据体操训练结果对行走训练方案进行校正的控制的例示的流程图。如图10所示,在步骤ST21中,提示部19提示基于体操训练方案的针对用户的指示。在步骤ST21中,体操训练方案也可以是预先决定的方案、根据过去的用户的抬脚姿势信息而校正后的方案、或根据用户的喜好而从包含抬脚运动的多个方案选择的方案等。需要说明的是,提示部19从训练方案信息数据库取得体操训练方案。
由此,用户按照提示部19所提示的指示,在把持着扶手部12的状态下进行体操训练。具体而言,用户在把持扶手部12并且站定的状态下,按照由提示部19提示的抬脚指示进行抬脚体操。
在步骤ST22中,检测部13检测扶手负荷。具体而言,在用户按照提示部19的指示进行体操训练的期间内,检测部13检测施加于扶手部12的扶手负荷。
在步骤ST23中,体操姿势推定部25根据步骤ST22中检测到的扶手负荷,对用户的体操姿势进行推定。如上所述,体操姿势推定部25根据My的力矩,对体操训练时的抬脚量等体操姿势进行推定。体操姿势推定部25将推定出的体操姿势的信息发送到体操姿势信息数据库27。
在步骤ST24中,行走训练方案生成部31决定用户的体操训练是否已经结束。行走训练方案生成部31例如决定体操训练方案中包含的全部的抬脚运动是否已经结束。
在步骤ST24中通过行走训练方案生成部31决定为体操训练已经结束的情况下,流程进入步骤ST25。在通过行走训练方案生成部31决定为体操训练未结束的情况下,流程返回ST21。
在步骤ST25中,行走训练方案生成部31根据用户的体操姿势对行走训练方案进行校正。具体而言,行走训练方案生成部31从体操姿势信息数据库27取得体操姿势的信息。行走训练方案生成部31根据所取得的体操姿势的信息对行走训练方案进行校正。
在实施方式1中,行走训练方案生成部31根据作为体操姿势的信息的抬脚量、抬脚时间和摇晃中的至少1个信息,对行走训练方案进行校正。具体而言,行走训练方案生成部31对左右脚的体操姿势的差异进行比较,根据比较结果对行走训练方案进行校正。
例如,也可以是,在抬脚体操中右脚的抬脚量比左脚小的情况下,行走训练方案生成部31校正为与左脚相比更锻炼右脚的肌肉的行走训练方案。关于行走训练方案的校正,例如可以是在右脚抬起的期间内限制机器人1的移动速度、和/或变更为向左方的转弯动作的次数多于向右方的转弯动作的次数的行走路线等。
这样,机器人1通过执行步骤ST21~ST25,从而根据体操训练结果对行走训练方案进行校正。由此,机器人1能够与用户对应地生成最佳的行走训练方案。其结果,机器人1能够有效地提高用户的身体能力。另外,校正后的行走训练方案被存储于训练方案信息数据库中。
[行走训练机器人的控制的第二例]
作为行走训练机器人1的控制的第二例,针对根据体操训练结果对体操训练方案进行校正的控制进行说明。具体而言,针对根据用户在进行体操训练的期间内取得的体操姿势信息对体操训练方案进行校正的控制进行说明。
图11示出根据体操训练结果对体操训练方案进行校正的控制的例示的流程图。如图10所示,在步骤ST31中,提示部19提示基于体操训练方案的针对用户的指示。
由此,用户按照提示部19所提示的指示,在把持着扶手部12的状态下进行体操训练。具体而言,用户在把持扶手部12并且站定的状态下,按照由提示部19提示的抬脚指示进行抬脚体操。
在步骤ST32中,检测部13检测扶手负荷。具体而言,在用户按照提示部19的指示进行体操训练的期间内,检测部13检测施加于扶手部12的扶手负荷。
在步骤ST33中,体操姿势推定部25根据由步骤ST22检测到的扶手负荷,对用户的体操姿势进行推定。关于用户的体操姿势的推定,如上所述,根据My的力矩对抬脚量等体操姿势进行推定。体操姿势推定部25将推定出的体操姿势的信息发送到体操姿势信息数据库27。
在步骤ST34中,体操训练方案生成部30决定用户的体操训练是否已经结束。体操训练方案生成部30例如决定体操训练方案中包含的全部的抬脚运动是否已经结束。
在步骤ST34中通过体操训练方案生成部30决定为体操训练已经结束的情况下,流程进入步骤ST35。在通过体操训练方案生成部30决定为体操训练未结束的情况下,流程返回ST31。
在步骤ST35中,体操训练方案生成部30根据用户的体操姿势对体操训练方案进行校正。具体而言,体操训练方案生成部30从体操姿势信息数据库27取得体操姿势的信息。体操训练方案生成部30根据所取得的体操姿势的信息校正为适合于用户的体操训练方案。
在实施方式1中,体操训练方案生成部30根据作为体操姿势的信息的抬脚量、抬脚时间和摇晃中的至少1个信息,对体操训练方案进行校正。具体而言,体操训练方案生成部30对左右脚的体操姿势的差异进行比较,根据比较结果对体操训练方案进行校正。
例如,也可以是,在抬脚体操中右脚的抬脚量比左脚小的情况下,体操训练方案生成部30校正为与左脚相比更锻炼右脚的肌肉的体操训练方案。关于体操训练方案的校正,例如可以是将右脚的抬脚次数设定为比左脚的抬脚次数多、和/或将右脚的抬脚时间设定为比左脚的抬脚时间长等。
这样,机器人1通过执行步骤ST31~35,从而根据体操训练结果对体操训练方案进行校正。由此,能够与用户的身体能力对应地生成最佳的体操训练方案。另外,校正后的体操训练方案被存储于训练方案信息数据库中。
需要说明的是,在图10和图11所示的流程图中,示出了根据体操训练结果对行走训练方案和体操训练方案分别进行校正的例子,但是,训练方案的校正不限于此。例如,关于训练方案的校正,也可以根据体操训练结果对行走训练方案和体操训练方案双方汇总地进行校正。
[行走训练机器人的控制的第三例]
作为行走训练机器人1的控制的第三例,针对根据行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正的控制进行说明。在第三例中,用户根据第一例中校正后的行走训练方案进行行走训练。另外,在第三例中,根据行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正。
图12示出根据行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正的控制的例示的流程图。如图12所示,在步骤ST41中,提示部19提示基于行走训练方案的针对用户的指示。例如,提示部19提示基于在机器人1的控制的第一例中得到的行走训练方案(参照图10的步骤ST25)的针对用户的指示。
在步骤ST42中,检测部13检测扶手负荷。具体而言,在用户按照提示部19的指示进行行走训练的期间内,检测部13检测施加于扶手部12的扶手负荷。
在步骤ST43中,行走姿势推定部26根据步骤ST42中检测到的扶手负荷,对用户的行走姿势进行推定。关于用户的行走姿势的推定,如上所述,根据My的力矩对抬脚量等行走姿势进行推定。行走姿势推定部26将推定出的行走姿势的信息发送到行走姿势信息数据库28。
在步骤ST44中,行走辅助部15根据步骤ST43中推定出的行走姿势,决定机器人1的移动速度和/或移动方向。具体而言,行走辅助部15从行走姿势信息数据库28接收行走姿势的信息,根据接收到的行走姿势的信息,对机器人1的移动速度和/或移动方向进行变更。例如,行走辅助部15通过减小机器人1的移动速度或变更行走路线来决定给予用户的负荷。
在步骤ST45中,行走辅助部15根据行走训练方案对机器人1的移动速度和/或移动方向进行校正。由此,能够与用户的身体能力对应地进行适合于用户的训练。
在步骤ST46中,行走训练方案生成部31决定用户的行走训练是否已经结束。行走训练方案生成部31例如决定行走训练方案中包含的全部的抬脚运动是否已经结束。
在步骤ST46中通过行走训练方案生成部31决定为行走训练已经结束的情况下,流程进入步骤ST47。在通过行走训练方案生成部31决定为行走训练未结束的情况下,流程返回ST41。
在步骤ST47中,体操训练方案生成部30根据步骤ST43中推定出的行走姿势对体操训练方案进行校正。具体而言,体操训练方案生成部30从行走姿势信息数据库28取得行走姿势的信息。体操训练方案生成部30根据所取得的行走姿势的信息校正为适合于用户的体操训练方案。
在步骤ST48中,行走训练方案生成部31根据步骤ST43中推定出的行走姿势对行走训练方案进行校正。具体而言,行走训练方案生成部31从行走姿势信息数据库28取得行走姿势的信息。行走训练方案生成部31根据所取得的行走姿势的信息,校正为适合于用户的行走训练方案。
这样,机器人1通过执行步骤ST41~48,从而根据行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正。
需要说明的是,在实施方式1中,在机器人1的控制的第三例中,针对根据行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正的例子进行了说明,但不限于此。在机器人1的控制的第三例中,也可以根据行走训练结果对体操训练方案或行走训练方案进行校正。换言之,在图12所示的流程图中,也可以执行步骤ST47和步骤ST48中的至少任意一方。
在第三例中,针对在对行走训练方案进行校正前用户根据第一例中校正后的行走训练方案进行行走训练的例子进行了说明,但不限于此。校正前的行走训练方案也可以是预先决定的方案、根据过去的用户的抬脚姿势信息校正后的方案、或根据用户的喜好从包含不同的抬脚运动的多个方案选择出的方案等。
[行走训练机器人的控制的第四例]
作为行走训练机器人1的控制的第四例,针对根据体操训练结果和行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正的控制进行说明。在第四例中,用户根据在第一例中校正后的行走训练方案进行行走训练。另外,在第四例中,根据第一例中取得的体操训练结果和行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正。
图13示出根据体操训练结果和行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正的控制的例示的流程图。如图13所示,第四例的步骤ST51~ST53与第三例的步骤ST41~43相同,因此省略说明。
在步骤ST54中,行走辅助部15根据体操姿势和行走姿势决定机器人1的移动速度和/或移动方向。具体而言,行走辅助部15根据第一例中取得的体操姿势的信息(参照图10的步骤ST23)和步骤ST53中取得的行走姿势的信息,决定机器人1的移动速度和/或移动方向。
在步骤ST55中,行走辅助部15根据行走训练方案对机器人1的移动速度和/或移动方向进行校正。由此,能够与用户的身体能力对应地进行适合于用户的训练。
在步骤ST56中,行走训练方案生成部31决定用户的行走训练是否已经结束。行走训练方案生成部31例如决定行走训练方案中包含的全部的抬脚运动是否已经结束。
在步骤ST56中通过行走训练方案生成部31决定为行走训练已经结束的情况下,流程进入步骤ST57。在通过行走训练方案生成部31决定为行走训练未结束的情况下,流程返回ST51。
在步骤ST57中,体操训练方案生成部30根据体操姿势和行走姿势,对体操训练方案进行校正。具体而言,体操训练方案生成部30根据第一例中取得的体操姿势的信息(参照图10的步骤ST23)和步骤ST53中取得的行走姿势的信息对体操训练方案进行校正。
在步骤ST58中,行走训练方案生成部31根据体操姿势和行走姿势,对行走训练方案进行校正。具体而言,体操训练方案生成部30根据第一例中取得的体操姿势的信息(参照图10的步骤ST23)和步骤ST53中取得的行走姿势的信息对行走训练方案进行校正。
这样,机器人1通过执行步骤ST51~58,从而根据体操训练结果和行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正。由此,能够生成更适合于用户的体操训练方案和行走训练方案。
需要说明的是,在实施方式1中,在机器人1的控制的第四例中,针对根据体操训练结果和行走训练结果对体操训练方案和行走训练方案进行校正的例子进行了说明,但不限于此。在机器人1的控制的第四例中,也可以根据体操训练结果和行走训练结果对体操训练方案或行走训练方案进行校正。换言之,在图13所示的流程图中,也可以执行步骤ST57和步骤ST58中的至少任意一方。
在第四例中,针对在对行走训练方案进行校正前用户根据第一例中校正后的行走训练方案进行行走训练的例子进行了说明,但不限于此。校正前的行走训练方案也可以是预先决定的方案、根据过去的用户的抬脚姿势信息校正后的方案、或根据用户的喜好从包含不同的抬脚运动的多个方案选择的方案等。
[效果]
根据实施方式1的行走训练机器人1,能够得到以下的效果。
根据机器人1,能够根据扶手负荷来推定抬脚姿势,根据推定出的抬脚姿势对训练方案进行校正。由此,机器人1能够与用户的身体能力对应地生成最佳的训练方案。其结果,机器人1能够有效地提高用户的身体能力。
机器人1通过训练方案生成部18,根据进行体操训练时的体操姿势对行走训练方案和/或体操训练方案进行校正。由此,机器人1能够与用户的身体能力对应地,提供更适当的行走训练和/或体操训练。其结果,机器人1能够更有效地提高用户的身体能力。
机器人1通过训练方案生成部18,根据进行行走训练时的行走姿势对行走训练方案和/或体操训练方案进行校正。由此,机器人1能够与用户的身体能力对应地,对用户提供更适当的行走训练和/或体操训练。其结果,机器人1能够更有效地提高用户的身体能力。
机器人1通过训练方案生成部18,根据进行体操训练时的体操姿势和进行行走训练时的行走姿势对行走训练方案和/或体操训练方案进行校正。由此,机器人1能够与用户的身体能力对应地,对用户提供更适当的行走训练和/或体操训练。其结果,机器人1能够更有效地提高用户的身体能力。
机器人1通过行走辅助部15,根据行走训练方案对行走训练机器人1的移动速度和移动方向进行校正。由此,机器人1能够在用户进行行走训练时,与用户的身体能力对应地进行适当的训练。其结果,机器人1能够更有效地提高用户的身体能力。
需要说明的是,在实施方式1中,构成机器人1的要素例如也可以为,具备存储有使这些要素发挥功能的程序的存储器(未图示)和与CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)等处理器对应的处理电路(未图示),处理器执行程序由此作为这些要素发挥功能。或者,构成机器人1的要素也可以使用使这些要素发挥功能的集成电路来构成。
在实施方式1中,以行走训练机器人1的动作为主进行了说明,但这些动作也能够作为行走训练方法来执行。
在实施方式1中,说明了检测部13是六轴力传感器的例子,但不限于此。检测部13例如也可以使用三轴传感器或应变传感器等。
在实施方式1中,说明了姿势推定部17根据由检测部13检测到的扶手负荷中的My的力矩来推定用户的抬脚姿势的例子,但不限于此。姿势推定部17也可以根据Fx、Fy、Fz方向的负荷和Mx、My、Mz方向的力矩、或者旋转体20的旋转量和旋转方向等,对用户的抬脚姿势进行推定。
在实施方式1中,说明了通过分别对在机器人1的后方侧配置的2个车轮(旋转体)20的旋转量进行设定从而对机器人1的前进动作、后退动作、右转弯动作、左转弯动作等进行控制的例子,但不限于此。例如,也可以通过制动机构等对车轮20的旋转量进行控制,并对机器人1的移动动作进行控制。
在实施方式1中,说明了提示部19包含扬声器和/或显示器的例子,但不限于此。例如,提示部19也可以使用投影仪在周边环境中提示针对用户的指示。提示部19也可以使用LED等在周边环境中提示光,从而提示针对用户的指示。在一例中,也可以在行走训练过程中朝向要引导用户的方向照射光。
另外,说明了提示部19提示基于训练方案的针对用户的指示的例子,但不限于此。提示部19也可以提示用户的抬脚姿势的信息。由此,用户能够掌握自身的抬脚姿势,因此,能够有意识地进行抬脚运动。由此,能够更有效地提高用户的身体能力。
在实施方式1中,作为体操训练和行走训练,说明了使脚抬起放下的运动的例子,但不限于此。体操训练和行走训练例如也可以包含扭转运动。扭转运动是指,用户在把持着扶手部12的状态下使身体向左右方向扭曲的运动。扭转运动例如也可以包含用户在双脚与地面接触的状态下使身体向右方或左方扭曲的运动、或用户在单脚抬起的状态下使身体向右方或左方扭曲的运动。另外,也可以是,机器人1不自动进行旋转,而是由用户靠自己进行扭转运动。或者,也可以是,机器人1自动进行旋转,对用户的扭转运动进行引导。这样,通过进行扭转运动,能够提高用户的脚的灵活性。
对机器人1不自动进行旋转而是用户靠自己进行扭转运动的情况进行说明。该情况下,用户在把持着机器人1的扶手部12的状态下使身体向左右方向扭曲。此时,机器人1通过用户的扭转运动而进行旋转。扭转运动的旋转量例如可以通过在机器人1的后方侧配置的2个旋转体20的旋转量来计算。训练方案生成部18也可以对左方向的扭转运动的旋转量和右方向的扭转运动的旋转量进行比较,根据比较结果对训练方案进行校正。
例如,训练方案生成部18的行走训练方案生成部31也可以根据比较结果对行走路线上的拐角的数量进行变更。在一例中,在向右方的扭转运动的旋转量小于向左方的扭转运动的旋转量的情况下,行走训练方案生成部31也可以对行走路线进行校正,以使得向右方转弯的拐角的数量多于向左方转弯的拐角的数量。
对机器人1自动进行旋转从而引导用户的扭转运动的情况进行说明。该情况下,行走辅助部15在用户抬起单脚时对机器人1的移动方向进行校正。例如,当用户抬起单脚时,行走辅助部15向抬起脚的方向校正机器人1的移动方向,使机器人1自动进行旋转。然后,当用户的单脚放下时,行走辅助部15使机器人1的移动方向恢复,使机器人1返回原来的位置。
在一例中,当用户抬起了右脚时,行走辅助部15向右方校正机器人1的移动方向,使机器人1自动向右旋转。当用户放下右脚时,行走辅助部15向左方校正机器人1的移动方向,使机器人1自动向左旋转。这样,机器人1也可以自动进行旋转,从而引导用户的扭转运动。
行走辅助部15也可以根据由检测部13检测到的扶手负荷,对用户抬起脚的方向进行推定。例如,也可以是,行走辅助部15在扶手部12中右手侧的朝向下方的负荷(Fz-)较大的情况下,推定为脚朝向右方。另外,行走辅助部15也可以根据扶手负荷,对用户放下脚的动作进行推定。
行走辅助部15也可以根据在行走过程中取得的左右脚的步幅的差异来计算扭转运动的旋转量。左右脚的步幅也可以根据扶手负荷的峰值之间的时间、旋转体20的旋转数来进行计算。另外,左右的脚的推定也可以根据扶手负荷的变化来进行。
作为体操训练和行走训练,除了包含扭转运动以外,还可以包含单脚跟抬起、单脚尖抬起、双脚跟抬起、双脚尖抬起、和/或下蹲等的运动。通过进行这些运动,能够更有效地提高用户的身体能力。另外,可以通过由检测部13检测到的扶手负荷来推定这些运动中的用户的姿势。
在实施方式1中,机器人1也可以具有照相机、距离传感器等。姿势推定部17也可以根据由照相机、距离传感器等取得的信息来推定抬脚姿势。
在实施方式1中,说明了行走状态推定部14根据由检测部13检测到的扶手负荷的信息对用户的行走速度和行走方向进行推定的例子,但不限于此。另外,说明了行走姿势推定部26根据由检测部13检测到的扶手负荷的信息对用户的行走速度和行走方向进行推定的例子,但不限于此。
图14是示出机器人1的变形例的主要的控制结构的一例的控制框图。如图14所示,执行器控制部23也可以从执行器24取得旋转体20的旋转量的信息,将旋转体20的旋转量和旋转方向的信息发送到行走状态推定部14和姿势推定部17。
行走状态推定部14也可以从执行器控制部23接收旋转体20的旋转量和旋转方向的信息,根据旋转体20的旋转量和旋转方向的信息对用户的行走速度和行走方向进行推定。
另外,行走姿势推定部26从执行器控制部23接收旋转体20的旋转量和旋转方向的信息,根据旋转体20的旋转量和旋转方向的信息对用户进行行走时的抬脚姿势进行推定。
在实施方式1中,说明了使用机器人1分别进行体操训练和行走训练的例子,但不限于此。例如,用户也可以在行走过程中进行行走训练,在行走过程中的休息的期间内进行体操训练。换言之,也可以在行走训练中用户站定而休息时进行体操训练。
例如,机器人1根据旋转体20的旋转量的信息来推定机器人1正在移动还是已经停止,从而对行走训练和体操训练进行切换。或者,机器人1也可以根据扶手负荷的信息来推定机器人1是正在移动还是已经停止,从而对行走训练和体操训练进行切换。作为扶手负荷的信息,例如也可以使用Fy和My的变化的信息。
另外,也可以使用机器人1来进行体操训练和行走训练中的任意一方。
在实施方式1中,说明了机器人1具有行走状态推定部14的例子,但不限于此。行走状态推定部14不是机器人1的必须的结构。在机器人1不具有行走状态推定部14的情况下,行走辅助部15也可以根据由检测部13检测到的扶手负荷来决定机器人1的负荷。例如,行走辅助部15也可以根据扶手负荷的信息和旋转体的旋转数的信息,决定机器人1的移动速度和移动方向。即使是这种结构,也能够提高用户的身体能力。
在实施方式1中,对于行走辅助部15,作为机器人1对用户的行走运动给予的负荷的例子,说明了机器人1的移动速度和移动方向,但不限于此。机器人1给予的负荷只要是能够进行提高用户的身体能力的训练的负荷即可。例如,机器人1给予的负荷也可以是朝向用户的移动方向推压机器人1所需要的力。具体而言,行走辅助部15也可以根据扶手负荷,针对用户推压扶手的力,决定给予相对于移动方向成为反作用力的负荷的力。其结果,也可以决定机器人1的移动速度和移动方向。负荷也可以成为需要推压机器人1行走时的力的运动负荷,可以成为行走过程中的支撑。通过这种结构,能够提高用户的身体能力。
(实施方式2)
对本公开的实施方式2的行走训练机器人进行说明。需要说明的是,在实施方式2中,主要对与实施方式1的不同之处进行说明。在实施方式2中,对与实施方式1相同或同等的结构标注相同的标记来进行说明。另外,在实施方式2中,省略与实施方式1重复的记载。
在实施方式2中,与实施方式1的不同之处在于,具有判定部,该判定部判定用户行走过的行走路线的复杂程度。
[行走训练机器人的控制结构]
图15是示出实施方式2的行走训练机器人1A(以下,称作“机器人1A”)的控制结构的一例的控制框图。图16是示出机器人1A的主要的控制结构的一例的控制框图。
如图15和图16所示,在实施方式2中,机器人1A具有判定部32,该判定部32判定用户行走过的行走路线的复杂程度。
判定部32判定在行走训练中用户实际行走过的行走路线的复杂程度。判定部32例如根据行走路线的距离、拐角数、行走时间等信息来判定行走路线的复杂程度。行走路线的复杂程度是指,用户在行走路线行走的难易度。
在实施方式2中,判定部32根据旋转体20的旋转量和旋转方向来计算行走路线的复杂度。判定部32从执行器控制部23取得旋转体20的旋转量和旋转方向的信息。
复杂度是对行走路线的复杂程度进行数值化得到的评价值。例如,行走路线的距离越长、拐角数越多,则复杂度的值越大。
例如,判定部32也可以使用“(复杂度)=(每固定距离的旋转角度的累计值)×(旋转方向的反转次数)”作为复杂度的计算式,来计算复杂度。需要说明的是,判定部32的复杂度的计算式仅是例示,不限于该计算式。
判定部32也可以根据计算出的复杂度,将行走路线的复杂程度分为“高”、“中”、“低”来进行判定。例如,判定部32在复杂度的值大于第一阈值的情况下,判定为复杂程度“高”,在复杂度的值小于比第一阈值小的第二阈值的情况下,判定为复杂程度“低”,在复杂度的值处于第一阈值与第二阈值之间的情况下,判定为复杂程度“中”。
作为一例,图8A所示的第一行走路线R1通过判定部32被判定为复杂程度“低”。另外,图8B所示的第二行走路线R2通过判定部32被判定为复杂程度“高”。
另外,判定部32对体操训练和行走训练中的用户的左右的抬脚的偏离进行判定。判定部32根据施加于扶手部12的扶手负荷,判定用户的抬脚的左右的偏离。具体而言,判定部32根据由检测部13检测到的扶手负荷,判定用户的抬脚的左右的偏离。
在实施方式2中,判定部32例如根据由检测部13检测到的抬起脚时的My的力矩,判定用户的抬脚的左右的偏离。
例如,判定部32对抬起用户的左右脚时的My的力矩的变化量进行比较,并判定用户的抬脚的左右的偏离。在比较的结果为抬起左脚时的My的力矩的变化量大于抬起右脚时的My的力矩的变化量的情况下,判定部32判定为左脚的抬脚量大于右脚的抬脚量。即,判定部32判定为左脚比右脚抬起得更高。
另外,判定部32也可以对用户抬起左右脚时的My的力矩的加速度进行比较,并判定用户的抬脚的左右的偏离。判定部32也可以判定为加速度大的一个脚猛烈地抬起。
另外,判定部32也可以根据抬起脚时的My的力矩的波形信息来推定用户的行走的律动,取得用户的左右的脚各自的抬脚时间。判定部32也可以根据用户的左右的抬脚时间和机器人1的移动距离,计算左右脚各自的步幅。判定部32也可以根据用户的左右脚的抬脚量和步幅来判定左右的脚的偏离。
判定部32将行走路线的复杂程度和用户的抬脚的左右的偏离的信息发送到复杂程度和偏离信息数据库33。复杂程度和偏离信息数据库33存储由判定部32判定出的行走路线的复杂程度和用户的抬脚的左右的偏离的信息。
训练方案生成部18根据由判定部32判定出的行走路线的复杂程度和用户的抬脚的左右的偏离,对训练方案进行校正。在实施方式2中,行走训练方案生成部31根据体操姿势、行走姿势、行走路线的复杂程度和用户的抬脚的左右的偏离,对行走训练方案进行校正。
训练方案生成部18从姿势信息数据库29取得体操姿势和行走姿势的信息,从复杂程度和偏离信息数据库33取得行走路线的复杂程度和用户的抬脚的左右的偏离的信息。训练方案生成部18根据所取得的体操姿势、行走姿势、行走路线的复杂程度和用户的抬脚的左右的偏离,对行走训练方案进行校正。
例如,行走训练方案生成部31也可以在用户的行走路线的复杂程度为“高”的情况下,对行走训练方案进行校正,以使得通过减小推压机器人1时的机器人1的重力等机器人1的控制来减小施加于用户的身体的负荷。或者,行走训练方案生成部31也可以在产生了用户的抬脚的左右的偏离的情况下,校正为包含对用户的抬脚姿势进行矫正的指示的行走训练方案。
[行走训练机器人的控制的例]
作为行走训练机器人1A的控制的例子,针对根据体操训练结果、行走训练结果、行走路线的复杂程度和左右的偏离对行走训练方案进行校正的控制进行说明。
在机器人1A的控制的例中,用户根据在实施方式1的控制的第一例中校正后的行走训练方案进行行走训练。另外,使用实施方式1的控制的第一例中取得的体操训练结果。
图17示出在机器人1A中根据体操训练结果、行走训练结果、行走路线的复杂程度和左右的偏离对行走训练方案进行校正的控制的例示的流程图。如图17所示,机器人1A的控制例的步骤ST61~ST66与实施方式1的控制的第四例的步骤ST51~ST56相同,因此省略说明。对在步骤ST66中决定为行走训练已经结束后的控制例进行说明。
在步骤ST67中,判定部32判定行走路线的复杂程度。具体而言,判定部32根据行走训练中的旋转体20的旋转量和旋转方向,计算用户实际行走过的行走路线的复杂度。判定部32根据计算出的复杂度的值对行走路线的复杂程度进行判定。判定部32将行走路线的复杂程度的信息发送到复杂程度和偏离信息数据库33。
在步骤ST68中,判定部32对行走训练时的用户的抬脚的左右的偏离进行判定。具体而言,判定部32根据由检测部13检测到的抬起脚时的My的力矩,对用户的抬脚的左右的偏离进行判定。判定部32将用户的抬脚的左右的偏离的信息发送到复杂程度和偏离信息数据库33。
在步骤ST68中,行走训练方案生成部31根据体操姿势、行走姿势、行走路线的复杂程度和左右的偏离对行走训练方案进行校正。具体而言,行走训练方案生成部31根据实施方式1的控制的第一例中取得的体操姿势的信息(参照图10的步骤ST23)、步骤ST63中取得的行走姿势的信息、步骤ST57中取得的行走路线的复杂程度的信息、步骤ST68中取得的用户的抬脚的左右的偏离的信息,对行走训练方案进行校正。
这样,机器人1A通过执行步骤ST61~69,从而根据体操训练结果、行走训练结果、行走路线的复杂程度和左右的偏离,对行走训练方案进行校正。由此,能够生成更适合于用户的行走训练方案。
需要说明的是,在实施方式2中,说明了根据体操训练结果、行走训练结果、行走路线的复杂程度和左右的偏离对行走训练方案进行校正的例子,但不限于此。
例如,行走训练方案生成部31也可以根据行走路线的复杂程度和左右的偏离中的至少任意一方对行走训练方案进行校正。换言之,图17所示的流程图包含步骤ST67和步骤ST68中的至少任意一方即可。该情况下,在步骤ST69中,行走训练方案生成部31也可以根据行走路线的复杂程度和/或左右的偏离的信息对行走训练方案进行校正。
在步骤ST69中,行走训练方案生成部31也可以不使用体操姿势的信息而对行走训练方案进行校正。
另外,图17所示的流程图也可以包含根据体操训练结果、行走训练结果、行走路线的复杂程度和左右的偏离对体操训练方案进行校正的步骤。
[效果]
根据实施方式2的行走训练机器人1A,能够得到以下的效果。
根据行走训练机器人1A,能够根据行走路线的复杂程度和用户的抬脚的左右的偏离对训练方案进行校正。由此,除了用户的抬脚姿势以外,还能够根据行走路线的复杂程度和抬脚的左右的偏离对训练方案进行校正。其结果,能够更有效地提高用户的身体能力。
以一定程度的详细情况在各实施方式中说明了本公开,但这些实施方式的公开内容在结构的细节部分可以适当地变化。另外,能够不脱离本公开的范围以及思想地实现各实施方式中的要素的组合和/或顺序的变化。
[产业上的可利用性]
本公开能够应用于提高用户的身体能力的行走训练机器人。
[附图标记说明]
1、1A:行走训练机器人
11:主体部
12:扶手部
13:检测部
14:行走状态推定部
15:行走辅助部
16:移动装置
17:姿势推定部
18:训练方案生成部
19:提示部
20:旋转体
21:驱动部
22:驱动力计算部
23:执行器控制部
24:执行器
25:体操姿势推定部
26:行走姿势推定部
27:体操姿势信息数据库
28:行走姿势信息数据库
29:姿势信息数据库
30:体操训练方案生成部
31:行走训练方案生成部
32:判定部
33:复杂程度和偏离信息数据库。
Claims (20)
1.一种行走训练机器人,其提高用户的身体能力,该行走训练机器人具有:
主体部;
扶手部,其设置于所述主体部,能够供所述用户把持;
检测部,其检测施加于所述扶手部的扶手负荷;
行走辅助部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,决定该行走训练机器人对所述用户的行走运动给予的负荷;
移动装置,其具有旋转体,根据由所述行走辅助部决定的该行走训练机器人的所述负荷,控制所述旋转体而使该行走训练机器人移动;
姿势推定部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,推定所述用户的抬脚姿势;
训练方案生成部,其根据所述抬脚姿势,对使所述用户进行抬脚运动的训练方案进行校正;以及
提示部,其提示基于所述训练方案的针对所述用户的指示。
2.根据权利要求1所述的行走训练机器人,其中,
所述负荷是所述行走训练机器人的移动速度和移动方向。
3.根据权利要求1或2所述的行走训练机器人,其中,
所述负荷是向所述用户的移动方向推压所述行走训练机器人所需要的力。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述行走训练机器人具有行走状态推定部,该行走状态推定部对所述用户的行走速度和行走方向进行推定,
所述行走辅助部根据由所述行走状态推定部推定出的所述用户的所述行走速度和所述行走方向,决定该行走训练机器人的所述负荷。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述姿势推定部具有体操姿势推定部,该体操姿势推定部根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操时的体操姿势进行推定,
所述训练方案生成部具有行走训练方案生成部,该行走训练方案生成部生成所述训练方案中的使所述用户的行走中的步伐变化的行走训练方案,
所述行走训练方案生成部根据所述体操姿势,对所述行走训练方案进行校正。
6.根据权利要求5所述的行走训练机器人,其中,
所述训练方案生成部具有体操训练方案生成部,该体操训练方案生成部生成所述训练方案中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操的体操训练方案,
所述体操训练方案生成部根据所述体操姿势,对所述体操训练方案进行校正。
7.根据权利要求5或6所述的行走训练机器人,其中,
所述行走辅助部根据所述行走训练方案,对该行走训练机器人的所述负荷进行校正。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述体操姿势推定部根据在该行走训练机器人的前后方向上延伸的轴的绕轴力矩,对所述体操姿势进行推定,
所述体操姿势包含所述用户进行抬脚体操时的抬脚量、抬起脚的时间和摇晃中的至少一方。
9.根据权利要求5~8中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述行走训练方案包含所述用户进行行走时的针对所述用户的从当前位置到目的地为止的行走路线的引导和抬脚指示中的至少一方。
10.根据权利要求1~4中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述姿势推定部具有行走姿势推定部,该行走姿势推定部根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户进行行走时的行走姿势进行推定,
所述训练方案生成部具有体操训练方案生成部,该体操训练方案生成部生成所述训练方案中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操的体操训练方案,
所述体操训练方案生成部根据所述行走姿势,对所述体操训练方案进行校正。
11.根据权利要求10所述的行走训练机器人,其中,
所述训练方案生成部具有行走训练方案生成部,该行走训练方案生成部生成所述训练方案中的使所述用户的行走中的步伐变化的行走训练方案,
所述行走训练方案生成部根据所述行走姿势,对所述行走训练方案进行校正。
12.根据权利要求11所述的行走训练机器人,其中,
所述行走辅助部根据所述行走训练方案,对该行走训练机器人的移动速度和移动方向进行校正。
13.根据权利要求10~12中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述行走姿势推定部根据在该行走训练机器人的前后方向上延伸的轴的绕轴力矩,对所述行走姿势进行推定,
所述行走姿势包含所述用户进行行走时的抬脚量、抬起脚的时间、摇晃、步幅、行走速度和行走间距中的至少一方。
14.根据权利要求10~13中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述体操训练方案包含所述用户进行抬脚体操时的抬脚量和抬脚次数中的至少一方。
15.根据权利要求1~4中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述姿势推定部具有:
体操姿势推定部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操时的体操姿势进行推定;以及
行走姿势推定部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户进行行走时的行走姿势进行推定,
所述训练方案生成部具有行走训练方案生成部,该行走训练方案生成部生成所述训练方案中的使所述用户的行走中的步伐变化的行走训练方案,
所述行走训练方案生成部根据所述体操姿势和所述行走姿势,对所述行走训练方案进行校正。
16.根据权利要求1~4中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述姿势推定部具有:
体操姿势推定部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操时的体操姿势进行推定;以及
行走姿势推定部,其根据由所述检测部检测到的所述扶手负荷,对所述抬脚姿势中的所述用户进行行走时的行走姿势进行推定,
所述训练方案生成部具有体操训练方案生成部,该体操训练方案生成部生成所述训练方案中的所述用户在站定的状态下进行抬脚体操的体操训练方案,
所述体操训练方案生成部根据所述体操姿势和所述行走姿势,对所述体操训练方案进行校正。
17.根据权利要求1~16中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述行走训练机器人还具有判定部,该判定部根据所述旋转体的旋转量和旋转方向,对所述用户行走过的行走路线的复杂程度进行判定,
所述训练方案生成部根据所述行走路线的复杂程度,对所述训练方案进行校正。
18.根据权利要求17所述的行走训练机器人,其中,
所述判定部进一步根据由所述检测部检测到的扶手负荷,对所述用户的抬脚的左右的偏离进行判定,
所述训练方案生成部根据所述抬脚的左右的偏离,对所述训练方案进行校正。
19.根据权利要求1~18中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述提示部在该行走训练机器人的周边环境中通过光来提示基于所述训练方案的针对所述用户的指示。
20.根据权利要求1~19中任一项所述的行走训练机器人,其中,
所述提示部提示所述用户的所述抬脚姿势的信息。
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