CN114732679B - 电动辅助装置以及控制装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电动辅助装置以及控制装置。电动辅助装置具备具有硬件的处理器，处理器对在被用户佩戴着的状态下辅助用户的行走的致动器的动作量和动作速度进行控制，检测用户的生物体信息，在基于检测出的生物体信息判定为用户的身体状况不佳的情况下，控制致动器以使得动作量比平常时大、但是辅助状态下的步幅或者动作速度比平常时小。

Description

电动辅助装置以及控制装置

技术领域

本公开涉及电动辅助装置以及控制装置。

背景技术

日本特开2010-075658中公开了一种在穿戴(佩戴)于用户的身体上的状态下辅助用户行走的电动辅助装置。在日本特开2010-075658所记载的构成中，根据电池的充电状态改变致动器的输出。由此，由于电池的剩余电量越少则致动器的输出越小，因而用户能够据此认识到电池的剩余电量少这一情况。

发明内容

在日本特开2010-075658所记载的构成中，控制电动辅助装置的动作量以使辅助状态下的步幅恒定。因此，导致即使在用户的身体状况不好的情况下也控制为与平时(正常)相同的步幅，可能会给用户带来疲劳和/或疼痛。

本公开是鉴于上述情况而做出的，目的在于，提供能够按照用户的身体状况控制致动器的电动辅助装置以及控制装置。

本公开涉及的电动辅助装置具备具有硬件的处理器，所述处理器，对在被用户佩戴着的状态下辅助所述用户的行走的致动器的动作量和动作速度进行控制；检测所述用户的生物体信息；在基于检测出的生物体信息判定为所述用户的身体状况不佳的情况下，控制所述致动器以使得所述动作量比平常时大、但是辅助状态下的步幅或者所述动作速度比平常时小。

本公开涉及的控制装置具备具有硬件的处理器，所述处理器，对在被用户佩戴着的状态下辅助所述用户的行走的电动辅助装置的动作量和动作速度进行控制；检测佩戴着所述电动辅助装置的用户的生物体信息；在基于检测出的生物体信息判定为所述用户的身体状况不佳的情况下，控制所述电动辅助装置的致动器以使得所述动作量比平常时大、但是辅助状态下的步幅或者所述动作速度比平常时小。

根据本公开，能够按照用户的身体状况控制致动器。

附图说明

以下，参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的要素，并且其中：

图1是示意性地表示实施方式中的电动辅助装置的示意图。

图2是表示电动辅助装置的功能块的框图。

图3是表示自动设定辅助级别(assist level)时的处理流程的流程图。

图4是表示手动模式时的处理流程的流程图。

图5是表示充电警报(alarm)的处理流程的流程图。

图6是用于说明辅助状态下的步幅的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本公开的实施方式中的电动辅助装置以及控制装置进行具体说明。此外，本公开并非限定于以下说明的实施方式。

图1是示意性地表示实施方式中的电动辅助装置的示意图。电动辅助装置1是在被佩戴于用户2的身体上的状态下辅助用户2的行走的电动设备。该电动辅助装置1被佩戴于用户2的腿上，对踝关节的弯曲和伸展进行电动辅助。例如如图1所示，电动辅助装置1被佩戴于用户2的大腿部，对腿的摆动(出腿和收腿)进行电动辅助。或者，电动辅助装置1被佩戴于用户2的膝盖，对膝盖的屈伸进行电动辅助。或者，电动辅助装置1被佩戴于用户2的脚腕上，对脚腕的底屈(跖屈)和背屈进行电动辅助。而且，用户2在佩戴着电动辅助装置1的状态下受到电动辅助装置1的辅助而被控制步幅的大小。

图2是表示电动辅助装置的功能块的框图。如图2所示，电动辅助装置1具备生物体信息检测部11、伤残等级输入部12、SOC检测部13、控制部14、存储部15、电池16、马达17、辅助部18、模式切换部19、级别切换部20、调整部21以及报知部22。

生物体信息检测部11是检测用户2的生物体信息的传感器。生物体信息检测部11检测用户2的脉搏、体温、肌肉量等作为生物体信息。在电动辅助装置1被用户2佩戴着的状态下，生物体信息检测部11能够实时地检测用户2的生物体信息。由生物体信息检测部11检测出的生物体信息被输出到控制部14而存储于存储部15。

伤残等级输入部12是被输入用户2的伤残等级的输入部。通过用户2的手动操作，伤残等级输入部12被进行操作而被输入伤残等级。与通过伤残等级输入部12所输入的伤残等级有关的信息被输出到控制部14。

SOC检测部13是检测电池16的SOC(State of Charge，荷电状态)的传感器。SOC表示电池16的充电状态。能够由SOC检测部13检测当前的SOC。

控制部14具备处理器和存储器。处理器由CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等组成。存储器是主存储装置，由RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等组成。该控制部14通过将存储于存储部15的程序加载到存储器(主存储装置)的工作区域而执行，并通过程序的执行来控制各构成部等，从而实现符合预定目的的功能。

存储部15由EPROM(Erasable Programmable ROM)等记录介质构成。存储部15中存储有由控制部14执行的各种程序。例如，存储部15中存储有用于执行根据马达17的输出来辅助用户2的行走的电动辅助控制的程序。也即是说，控制部14基于存储于存储部15的程序，执行辅助用户2的行走的电动辅助控制。该控制部14通过执行电动辅助控制，使用电池16的电力来使马达17驱动。当马达17驱动时，辅助部18利用从马达17输出的动力而工作。这时，控制部14控制马达17的输出(扭矩和转速)而控制辅助部18的动作量。辅助部18的动作量成为用于辅助用户2的动作的辅助量。

电池16是积蓄用于向马达17供给的电力的蓄电池。该电池16由锂离子电池等二次电池构成。例如，电池16经由充电电缆与外部电源电连接。而且，电动辅助装置1根据控制部14的控制，将从外部电源供给的电力向电池16充电。另外，由于电池16与马达17电连接，因而能够将充入电池16的电力供给到马达17。

马达17是利用电池16中积蓄的电力进行驱动的电动机。从该马达17输出的动力传递至辅助部18。例如，在马达17的旋转轴与辅助部18之间设置有用于传递动力的部件(动力传递部件)。由电动辅助装置1提供的辅助量根据马达17的输出、即马达17的动作量和动作速度而变化。

辅助部18是使马达17的动力作用于用户2的腿上的部位，是被佩戴于用户2的腿上的部件。例如，辅助部18被佩戴于用户2的大腿部而以辅助腿的摆动的方式工作。在该情况下，图1所示的电动辅助装置1是表示与辅助部18相当的部位的装置。或者，辅助部18被佩戴于用户2的脚腕而以辅助脚腕的底屈和背屈的方式工作。或者，辅助部18被佩戴于用户2的膝盖而以辅助膝盖的屈伸的方式工作。

模式切换部19是能够通过用户2的手动操作切换控制模式的开关。控制模式包括自动模式和手动模式。自动模式是由控制部14自动设定辅助级别的控制模式。手动模式是通过用户2的手动操作设定辅助级别的控制模式。用户2通过手动操作模式切换部19能够选择手动模式。

另外，所谓辅助级别，是将由电动辅助装置1提供的辅助量阶段式(分级)地设定而得到的。控制部14控制马达17的动作量和动作速度以使得成为与辅助级别相应的辅助量。辅助级别越高，则电动辅助装置1的辅助量越大。辅助级别越低，则电动辅助装置1的辅助量越小。

级别切换部20是能够通过用户2的手动操作切换辅助级别的操作部。该级别切换部20构成为包含于操作面板等。例如控制部14在通过模式切换部19被手动操作而选择了手动模式的情况下，设定为通过级别切换部20所选择的辅助级别。另外，控制部14能够将通过级别切换部20所选择的当前的辅助级别显示于操作面板。

调整部21是能够通过用户2的手动操作来调整马达17的动作量和动作速度的操作部。该调整部21构成为包含于操作面板等。另外，调整部21是用于不改变辅助级别而调整马达17的动作量和动作速度的单元。也即是说，在用户2不希望变更辅助级别而想要调整马达17的输出(电动辅助装置1的辅助量)的情况下，使用调整部21。因此，在受理到调整部21的操作的情况下，控制部14维持辅助级别不变而进行与调整部21的操作相应的输出调整。

另外，控制部14具有级别设定部141、马达控制部142以及充电警报部143。

级别设定部141根据所设定的控制模式(手动模式、自动模式)设定辅助级别。在设定为手动模式的情况下，级别设定部141设定为通过级别切换部20所选择的辅助级别。另一方面，在设定为自动模式的情况下，级别设定部141基于由生物体信息检测部11检测出的生物体信息和与被输入到伤残等级输入部12的伤残等级有关的信息，计算辅助级别，并设定为该计算出的辅助级别。在该情况下，级别设定部141设定与伤残等级相应的辅助级别。也即是说，在受理到表示伤残严重的伤残等级的信息的情况下设定高的辅助级别，在受理到表示伤残轻的伤残等级的信息的情况下设定低的辅助级别。在此之上，设定为与检测出的生物体信息相应的辅助级别。在检测出表示用户2的身体状况像平常一样的生物体信息的情况下，级别设定部141设定为平常时的辅助级别。平常时的辅助级别例如是根据伤残等级所设定的辅助级别和/或通过初始设定而登记于存储部15的辅助级别等。而且，在检测出表示用户2的身体状况不佳的生物体信息的情况下，级别设定部141设定为比平常时高的辅助级别。例如，设定为比根据伤残等级的信息所设定的辅助级别高一级的辅助级别。这是因为，考虑到在用户2的身体状况不佳的情况下用户2的步幅会比平时小，除此之外，还考虑到作为用户2会比平时更希望得到由电动辅助装置1提供的辅助量。

马达控制部142根据辅助级别控制马达17的输出。例如在辅助级别被设定得高的情况下，马达控制部142进行控制以使马达17的输出(动作量、动作速度)增大，以使得辅助量增大。在辅助级别被设定得低的情况下，马达控制部142进行控制以使马达17的输出(动作量、动作速度)减小，以使得辅助量减小。

另外，马达控制部142根据调整部21的操作，控制马达17的输出。例如，在通过调整部21而被操作为使辅助量增大的情况下，马达控制部142进行控制以使马达17的输出(动作量、动作速度)增大。另外，在通过调整部21而被操作为使辅助量减小的情况下，马达控制部142进行控制以使马达17的输出(动作量、动作速度)减小。

充电警报部143报知电池16的SOC低于预定值这一情况。该充电警报部143根据伤残等级和/或辅助级别设定SOC的阈值。例如，在通过伤残等级输入部12所输入的伤残等级高的情况下，辅助量增大，电池16的电力消耗变大，因此，充电警报部143将SOC的阈值设定为高的值。也即是说，在设定为电池16的电力消耗变大的辅助级别的情况下，充电警报部143将SOC的阈值设定为高的值。而且，在电池16的SOC低于阈值的情况下，充电警报部143使用报知部22发出基于声音、光和/或振动的警报。报知部22由扬声器、灯和/或振动部等构成。该报知部22报知电池16的充电状态。因此，用户2根据由报知部22进行的报知，能够认识到电池16的充电时间将近。

图3是表示自动设定辅助级别时的处理流程的流程图。图3所示的控制在控制模式被设定成了自动模式的情况下实施。

生物体信息检测部11检测用户2的生物体信息(步骤S101)。在步骤S101中，生物体信息检测部11检测脉搏、体温、肌肉量等作为佩戴着电动辅助装置1的用户2的当前的生物体信息。该步骤S101除了在佩戴上电动辅助装置1的定时(timing)下的开始时实施，还在佩戴着电动辅助装置1的期间经过了预定时间的定时下的使用时实施。

控制部14基于由生物体信息检测部11检测出的生物体信息判定用户2是否身体不适(步骤S102)。在步骤S102中，通过对检测出的用户2的生物体信息与预先存储于存储部15的平常时的身体状况信息进行比较，判定身体状况是像平常一样还是不佳。平常时的身体状况信息既可以是基于预先设定的值的信息，也可以是积存由生物体信息检测部11检测出的生物体信息而得到的信息。在使用积存数据的情况下，能够对作为生物体信息而积存的数据的平均值等与本次检测出的实际测量值进行比较，在偏差大的情况下判断为身体状况不佳。该步骤S102除了在佩戴上电动辅助装置1的定时下的开始时实施，还在佩戴着电动辅助装置1的期间经过了预定时间的定时下的使用时实施。控制部14构成为能够在被用户2佩戴着的状态下判断是否经过了预定时间。

在判定为用户2的身体状况不佳的情况下(步骤S102：是)，控制部14自动设定为比平常时高的辅助级别(步骤S103)。在步骤S103中，由级别设定部141将辅助级别设定为比平常时高的值。在实施步骤S103的处理后，该控制例程结束。

在判定为用户2的身体状况像平常一样的情况下(步骤S102：否)，控制部14自动设定为平常时的辅助级别(步骤S104)。在步骤S104中，由级别设定部141将辅助级别设定为平常时的值。在实施步骤S104的处理后，该控制例程结束。

例如，在图3所示的控制在用户2佩戴上电动辅助装置1的定时被实施的情况下，通过步骤S103、S104的处理，会设定初始的辅助级别。也即是说，在从现在起行走的时候，在行走前的阶段初始设定辅助级别。或者，在图3所示的控制在用户2使用电动辅助装置1的过程中被实施的情况下，通过步骤S103、S104的处理，辅助级别被自动变更。具体而言，在行走期间用户2的身体状况较平常时恶化了的情况下，自动变更为与用户2的身体状况不佳这一情况相应的辅助级别。由此，能够调整为与用户2的身体状况相符的辅助量。此外，在暂时恶化的用户2的身体状况恢复到像平常一样的情况下，控制部14也可以自动变更为与平常时相应的辅助级别。

图4表示手动模式时的处理流程的流程图。图4所示的控制由控制部14实施。

控制部14判定是否设定为手动模式(步骤S201)。在步骤S201中，判定是否通过模式切换部19的操作而选择了手动模式。例如，判定是否受理到从自动模式向手动模式的切换请求。

在设定为手动模式的情况下(步骤S201：是)，控制部14设定为通过级别切换部20所选择的辅助级别(步骤S202)。在步骤S202中，设定为通过级别切换部20选择的辅助级别，以使得成为用户2选择的辅助级别。例如，在从自动模式切换为手动模式的情况下，级别设定部141从在自动模式下所设定的辅助级别变更为通过级别切换部20所选择的辅助级别。在实施步骤S202的处理后，该控制例程结束。

另一方面，在不设定为手动模式的情况下(步骤S201：否)，该控制例程结束。

图5是表示充电警报的处理流程的流程图。图5所示的控制由控制部14实施。

控制部14根据辅助级别设定充电警报的SOC阈值(步骤S301)。在步骤S301中，在设定成了自动模式的情况下，根据由级别设定部141自动设定的辅助级别来设定SOC阈值。另外，在设定成了手动模式的情况下，根据通过级别切换部20的手动操作所选择的辅助级别来设定SOC阈值。该设定的SOC阈值存储于存储部15。

另外，控制部14基于所设定的SOC阈值设定充电警报(步骤S302)。在步骤S302中，设置充电警报。

然后，控制部14判定电池16的SOC是否低于阈值(步骤S303)。在步骤S303中，判定由SOC检测部13检测出的当前的SOC是否低于在步骤S301中设定的阈值。

在电池16的SOC低于阈值的情况下(步骤S303：是)，控制部14启动充电警报，报知SOC的降低(步骤S304)。在步骤S304中，根据控制部14的控制，从报知部22进行基于声音、光和/或振动等的报知。在实施步骤S304的处理后，该控制例程结束。

另一方面，在电池16的SOC不低于阈值的情况下(步骤S303：否)，该控制例程结束。

图6是用于说明辅助状态下的步幅的图。此外，在图6中，将用户2的身体状况像平常一样的情况记作“通常”，将用户2的身体状况不佳的情况记作“身体不适”。另外，在图6中例示了实施例以及比较例1、比较例2和比较例3。

如图6所示，在实施例中，在用户2的身体状况像平常一样(通常)的情况下，用户2的动作量为“10”时，通过电动辅助装置1，辅助量被控制为“10”。该情况下的步幅对于用户2而言成为平常时的辅助状态下的步幅。也即是说，在自己的动作量为“10”的感觉下辅助量成为“10”时的步幅A在用户2的认识中被记忆为在平常时的辅助状态下没有不适感的感觉。

比较例1、比较例2和比较例3是例示了无法检测用户2身体不适这一情况的构成的例子。在比较例1中，虽然因为用户2身体不适因此用户2的动作量为比平常时小的“6”，但是由于电动辅助装置无法判断用户2的身体状况，因而辅助量为“10”。比较例1的辅助状态下的步幅成为比平常时的步幅A小的步幅B。而且，在该比较例1中，用户2的动作量与电动辅助装置的辅助量产生差量。于是，在比较例2中，在用户2的动作量成为“6”的情况下，进行控制使得辅助量也成为“6”。然而，由于比较例2也无法判断用户2的身体状况，因而对于身体状况像平常一样的用户2而言步幅变得比平时的步幅A小很多，导致给其带来不适感。关于该与平时的步幅A的偏差，对于比较例1也是同样的。因此，比较例3构成为根据用户2的动作量进行辅助以使得成为平时的步幅。在比较例3中，在用户2的动作量成为“6”的情况下，进行控制使辅助量成为“14”以使得成为像平常一样的步幅A。可是，当在该情况下因为用户2身体不适所以动作量成为比平时小的“6”的情况下，若辅助量成为“14”，步幅成为与平常时相同的步幅A，则可能会给用户2带来不适感和/或疲惫。而且，假设如果用户2身体不适，那么考虑用户2会希望得到比平时大的辅助量，而另一方面会希望步幅变得比平常时小。

实施例能够按照用户2的身体状况调整马达17的输出。为此，在实施例中，在检测出用户2的身体不适的情况下，进行控制以使得在用户2的动作量成为“6”时辅助量成为“10～13”。也即是说，电动辅助装置1在用户2的身体不适时，将辅助量控制为平常时以上的大小，并且进行控制以使得辅助状态下的步幅比平常时小。如图6所示，身体不适时的基于实施例的辅助状态下的步幅C比平常时的步幅A小，并且比比较例1的辅助状态下的步幅B大。如此，根据实施例，能够在用户2身体不适的情况下，实现用户2期望的比平时大的辅助量，并且实现比平常时小的步幅。

如上所述，根据实施方式，能够按照用户2的身体状况控制马达17的输出。

此外，电动辅助装置1不限于具备马达17，也可以具备其他的致动器。也即是说，只要是消耗电池16的电力的电动致动器，其种类不特别限定。例如，也可以是具备电动式的空气泵作为致动器的电动辅助装置1。在该情况下，电动式的空气泵与辅助部18经由管子连接。

进一步的效果和变形例能够由本领域技术人员容易地导出。本公开的更广泛的技术方案不限定于如上表示并记述的特定的详细和代表性的实施方式。因此，能够在不脱离由所附权利要求及其等同物定义的总括性的发明的概念的精神或范围的情况下进行各种变更。

Claims (4)

1.一种电动辅助装置，具备具有硬件的处理器，

所述处理器，

对在被用户佩戴着的状态下辅助所述用户的行走的致动器的动作量和动作速度进行控制；

检测所述用户的生物体信息；

基于检测出的生物体信息设定辅助级别；

根据所设定的辅助级别，控制所述致动器；

所述辅助级别越高，则使所述动作量越大；

所述辅助级别越低，则使所述动作量越小；

在基于检测出的生物体信息判定为所述用户的身体状况不佳的情况下，控制所述致动器以使得虽然将所述辅助级别设定得比平常时高、但是辅助状态下的步幅比平常时小；

在基于检测出的生物体信息自动地设定所述辅助级别的自动模式和通过所述用户的手动操作设定所述辅助级别的手动模式之间切换控制模式，

所述电动辅助装置还具备能够通过所述用户的手动操作切换所述自动模式和所述手动模式的模式切换部，

所述处理器在通过所述模式切换部被操作而选择了所述手动模式的情况下设定为所述手动模式，

所述电动辅助装置还具备能够通过所述用户的手动操作切换所述辅助级别的级别切换部，

所述处理器在通过所述模式切换部被操作而选择了所述手动模式的情况下设定为通过所述级别切换部所选择的辅助级别，

所述处理器在从设定为所述自动模式的状态，通过所述模式切换部被操作而选择了所述手动模式的情况下，从在所述自动模式下所设定的辅助级别变更为通过所述级别切换部所选择的辅助级别，

所述电动辅助装置还具备：

电池，其积蓄用于向所述致动器供给的电力；

荷电状态检测部，其检测所述电池的荷电状态；以及

报知部，其报知所述电池的充电状态，

所述处理器，

能够设定充电警报，在检测出的所述荷电状态低于阈值的情况下使用所述报知部报知充电状态；

所述辅助级别越高，则将所述阈值设定得越高，

所述电动辅助装置还具备能够通过所述用户的手动操作设定所述用户的伤残等级的等级输入部，

所述处理器根据通过所述等级输入部所设定的伤残等级设定所述阈值。

2.根据权利要求1所述的电动辅助装置，

还具备能够通过所述用户的手动操作调整所述动作量的调整部，

所述处理器在从设定为所述自动模式的状态，所述调整部被操作了的情况下，不变更所述辅助级别而改变为与所述调整部相应的所述动作量。

3.一种控制装置，具备具有硬件的处理器，

所述处理器，

对在被用户佩戴着的状态下辅助所述用户的行走的电动辅助装置的致动器的动作量和动作速度进行控制；

检测佩戴着所述电动辅助装置的用户的生物体信息；

基于检测出的生物体信息设定辅助级别；

根据所设定的辅助级别，控制所述致动器；

所述辅助级别越高，则使所述动作量越大；

所述辅助级别越低，则使所述动作量越小；

在基于检测出的生物体信息判定为所述用户的身体状况不佳的情况下，控制所述致动器以使得虽然将所述辅助级别设定得比平常时高、但是辅助状态下的步幅比平常时小；

在基于检测出的生物体信息自动地设定所述辅助级别的自动模式和通过所述用户的手动操作设定所述辅助级别的手动模式之间切换控制模式，

所述电动辅助装置还具备能够通过所述用户的手动操作切换所述自动模式和所述手动模式的模式切换部，

所述处理器在通过所述模式切换部被操作而选择了所述手动模式的情况下设定为所述手动模式，

所述电动辅助装置还具备能够通过所述用户的手动操作切换所述辅助级别的级别切换部，

所述处理器在通过所述模式切换部被操作而选择了所述手动模式的情况下设定为通过所述级别切换部所选择的辅助级别，

所述处理器在从设定为所述自动模式的状态，通过所述模式切换部被操作而选择了所述手动模式的情况下，从在所述自动模式下所设定的辅助级别变更为通过所述级别切换部所选择的辅助级别，

所述电动辅助装置还具备：

电池，其积蓄用于向所述致动器供给的电力；

荷电状态检测部，其检测所述电池的荷电状态；以及

报知部，其报知所述电池的充电状态，

所述处理器，

能够设定充电警报，在检测出的所述荷电状态低于阈值的情况下使用所述报知部报知充电状态；

所述辅助级别越高，则将所述阈值设定得越高，

所述电动辅助装置还具备能够通过所述用户的手动操作设定所述用户的伤残等级的等级输入部，

所述处理器根据通过所述等级输入部所设定的伤残等级设定所述阈值。

4.根据权利要求3所述的控制装置，

所述电动辅助装置还具备能够通过所述用户的手动操作调整所述动作量的调整部，

所述处理器在从设定为所述自动模式的状态，所述调整部被操作了的情况下，不变更所述辅助级别而改变为与所述调整部相应的所述动作量。