JP2009254740A - Walking aid device - Google Patents
Walking aid device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009254740A JP2009254740A JP2008110219A JP2008110219A JP2009254740A JP 2009254740 A JP2009254740 A JP 2009254740A JP 2008110219 A JP2008110219 A JP 2008110219A JP 2008110219 A JP2008110219 A JP 2008110219A JP 2009254740 A JP2009254740 A JP 2009254740A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- walking
- sensor
- walking assistance
- assist
- controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
- A61H2003/001—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about on steps or stairways
Abstract
Description
本発明は、利用者の歩行動作を補助する歩行補助装置に関する。 The present invention relates to a walking assist device that assists a user's walking motion.
利用者の脚に取り付けられ、歩行動作を補助する歩行補助装置の開発が進み、様々な機能を有する歩行補助装置が提案されている(例えば、特許文献1、2)。特許文献1に開示された歩行補助装置は、足裏の接地状態に基づいて歩行モードを推定して足首関節の補助を行っている。具体的には、足首関節に対して与えるアシスト力は、足裏の接地状態から推定された歩行動作の位相に応じて決定される。
Development of a walking assist device that is attached to a user's leg and assists walking motion has progressed, and walking assist devices having various functions have been proposed (for example,
また、特許文献2に開示された歩行補助装置は、足裏の接地状態と、足部の傾きから歩行モードを推定して、平地歩行・立上り・立下り動作を補助している。
Further, the walking assistance device disclosed in
他方、特許文献3、4では、障害物センサと超音波センサを備え、これらのセンサにより床面からの高さや障害物を推定して、路面情報を操作者に知らせる足元探知機が提案されている。
On the other hand,
特許文献1に開示された歩行補助装置は、平地歩行を補助するものであり、段差のある昇降動作を補助するものではない。また、特許文献2に開示された歩行補助装置も同様に段差の昇降動作を補助するものではなく、立上り動作時のアシスト力の発生トリガについては操作者が設定するものであり、具体的な設定法は明記されていない。特に、特許文献2では、この文献に開示された歩行補助装置は階段の昇降はできない旨が記載されている(段落0036参照)。
The walking assist device disclosed in
また、特許文献3、4に開示された足元探知機は、床面との接触状態や靴の前の障害物情報を検知することは可能であるが、そもそも、利用者の歩行を補助するものではない。仮に、特許文献3、4に開示された技術を、特許文献1、2に開示された歩行補助装置に適用したとしても、具体的に、段差の昇降動作を補助するために必要な情報を検知する手法は明示されていないため、段差の歩行動作を補助するような歩行補助装置を得ることはできない。
The foot detectors disclosed in
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、両脚の相対的な位置を検出し、正確な歩行補助を実現できる歩行補助装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a walking assistance device capable of detecting the relative positions of both legs and realizing accurate walking assistance.
本発明にかかる歩行補助装置は、一方の脚に装着された第1の歩行補助部材と、他方の脚に装着された第2の歩行補助部材と、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を制御するコントローラを有し、利用者の歩行動作を補助する歩行補助装置であって、第1の歩行補助部材に設けられ、前記第2の歩行補助部材より離間した位置において当該第2の歩行補助部材を検出するセンサを備え、前記コントローラは、前記センサの検出信号に応じて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材の間の相対的な位置を認識して、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を制御するものである。 The walking assist device according to the present invention includes a first walking assist member mounted on one leg, a second walking assist member mounted on the other leg, the first walking assist member, and the second. A walking assist device for assisting a user's walking motion, wherein the walking assisting device is provided in the first walking assisting member and is spaced apart from the second walking assisting member. A sensor for detecting a second walking assistance member is provided, and the controller recognizes a relative position between the first walking assistance member and the second walking assistance member in accordance with a detection signal of the sensor. Then, the first walking auxiliary member and the second walking auxiliary member are controlled.
ここで、前記第1の歩行補助部材のセンサは、前後方向に互いに離間して配置された複数のセンサより構成され、前記コントローラは、当該複数のセンサの検出信号に基づいて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材の前後方向の相対位置を認識するようにしてもよい。 Here, the sensor of the first walking assisting member is composed of a plurality of sensors arranged apart from each other in the front-rear direction, and the controller is configured to perform the first based on detection signals of the plurality of sensors. You may make it recognize the relative position of the front-back direction of a walking assistance member and a said 2nd walking assistance member.
また、前記第1の歩行補助部材のセンサは、上下方向に互いに離間して配置された複数のセンサより構成され、前記コントローラは、当該複数のセンサの検出信号に基づいて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材の上下方向の相対位置を認識するようにしてもよい。 In addition, the sensor of the first walking assisting member is composed of a plurality of sensors arranged apart from each other in the vertical direction, and the controller is configured to perform the first walking based on detection signals of the plurality of sensors. You may make it recognize the relative position of the up-down direction of an auxiliary member and a said 2nd walking auxiliary member.
好適な実施の形態における第2の歩行補助部材は、発光素子を有し、前記第1の歩行補助部材のセンサは、前記第2の歩行補助部材に設けられた発光素子から放射された光を検出する受光素子である。 In a preferred embodiment, the second walking assisting member has a light emitting element, and the sensor of the first walking assisting member emits light emitted from the light emitting element provided in the second walking assisting member. It is a light receiving element to detect.
このとき、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を横一列に並べた場合に、前記第1の歩行補助部材の受光素子と、前記第2の歩行補助部材の発光素子とが前後方向にずれて配置されていることが望ましい。 At this time, when the first walking auxiliary member and the second walking auxiliary member are arranged in a horizontal row, a light receiving element of the first walking auxiliary member, a light emitting element of the second walking auxiliary member, and It is desirable that these are displaced in the front-rear direction.
また、前記受光素子は、前記第1の歩行補助部材の踵近傍に設けられ、前記発光素子は、前記第2の歩行補助部材のつま先近傍に設けられていることが望ましい。 The light receiving element is preferably provided in the vicinity of the heel of the first walking assist member, and the light emitting element is provided in the vicinity of a toe of the second walking assist member.
さらに、前記第2の歩行補助部材は、前記第1の歩行補助部材より離間した位置において当該第1の歩行補助部材を検出するセンサを備え、前記コントローラは、前記第1の歩行補助部材及び前記第2の歩行補助部材に設けられたセンサの検出信号に応じて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材の間の相対的な位置を認識して、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を制御することが望ましい。 Furthermore, the second walking assistance member includes a sensor that detects the first walking assistance member at a position spaced apart from the first walking assistance member, and the controller includes the first walking assistance member and the first walking assistance member. In accordance with a detection signal of a sensor provided in the second walking assistance member, the first walking is recognized by recognizing a relative position between the first walking assistance member and the second walking assistance member. It is desirable to control the auxiliary member and the second walking auxiliary member.
また、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材は、それぞれ利用者の脛とふくらはぎに接触する触覚センサを備え、前記コントローラは、当該触覚センサの検出信号に基づいて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を制御することが好ましい。 In addition, the first walking assist member and the second walking assist member each include a tactile sensor that contacts a user's shin and calf, and the controller uses the detection signal of the tactile sensor to determine the first It is preferable to control one walking assisting member and the second walking assisting member.
ここで、前記コントローラは、前記センサの検出信号に基づいて前記第1の歩行補助部材と前記第2の補助部材とが揃った状態にあることを認識し、かつ、前記触覚センサの検出信号に基づいて脛から圧力が加わった状態にあることを認識した場合には、立上りモードであることを認識する。 Here, the controller recognizes that the first walking auxiliary member and the second auxiliary member are aligned based on the detection signal of the sensor, and uses the detection signal of the tactile sensor as a detection signal. When it is recognized that the pressure is applied from the shin based on this, it is recognized that it is the rising mode.
また、前記コントローラは、前記センサの検出信号に基づいて前記第1の歩行補助部材と前記第2の補助部材とが揃った状態にあることを認識し、かつ、前記触覚センサの検出信号に基づいてふくらはぎから圧力が加わった状態にあることを認識した場合には、立下りモードであることを認識する。 Further, the controller recognizes that the first walking auxiliary member and the second auxiliary member are aligned based on the detection signal of the sensor, and based on the detection signal of the tactile sensor. When recognizing that the pressure is applied from the calf, it recognizes that it is in the falling mode.
また、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材は、それぞれ前方の障害物を検出する障害物センサをつま先近傍に備え、前記コントローラは、当該障害物センサの検出信号に基づいて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を制御することが好ましい。 Each of the first walking assist member and the second walking assist member includes an obstacle sensor that detects an obstacle ahead of the toe, and the controller is based on a detection signal of the obstacle sensor. It is preferable to control the first walking assistance member and the second walking assistance member.
また、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材は、それぞれ前方の障害物を検出する障害物センサを膝近傍に備え、前記コントローラは、当該障害物センサの検出信号に基づいて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を制御することが望ましい。 Further, each of the first walking assistance member and the second walking assistance member includes an obstacle sensor for detecting an obstacle in front of the knee, and the controller is based on a detection signal of the obstacle sensor. It is desirable to control the first walking assistance member and the second walking assistance member.
前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材は、利用者の脚に設けられ、互いに連結されていない場合に、本発明は好適に適用される。 The present invention is preferably applied when the first walking assistance member and the second walking assistance member are provided on a user's leg and are not connected to each other.
好適な実施の形態において、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材は、それぞれ利用者の膝の動作をアシストする膝関節アクチュエータ部と、利用者の足首の動作をアシストする足首関節アクチュエータ部を備えている。 In a preferred embodiment, the first walking assist member and the second walking assist member include a knee joint actuator unit that assists a user's knee motion and an ankle that assists the user's ankle motion, respectively. A joint actuator unit is provided.
本発明によれば、両脚の相対的な位置を検出し、正確な歩行補助を実現できる歩行補助装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the walk auxiliary | assistance apparatus which can detect the relative position of both legs and can implement | achieve exact walk assistance can be provided.
発明の実施の形態1.
本実施の形態1にかかる歩行補助装置の構成について、図1を用いて説明する。図1に示される歩行補助装置は、一方の脚に装着された状態を示しており、実際には利用者の両脚のそれぞれに対して装着される2つの歩行補助部材によって構成されている。本実施の形態にかかる歩行補助装置では、2つの歩行補助部材のそれぞれは、物理的に分離した状態にあるため、互いの相対的な位置を認識することは難しい。
The configuration of the walking assist device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The walking assistance device shown in FIG. 1 shows a state of being attached to one leg, and is actually composed of two walking assistance members that are attached to each of both legs of the user. In the walking assistance device according to the present embodiment, since each of the two walking assistance members is physically separated, it is difficult to recognize their relative positions.
即ち、歩行補助部材に設けた障害物センサや接地センサの検出信号及び膝・足首関節の角度情報だけでは、左右の足の上下関係を認識することができない。このとき、歩行補助装置が規定動作を続けていれば、膝や足首の関節角度の履歴情報により上下方向を推定することは可能だが、誤差が大きくなり、判定を間違える可能性もある。また、歩行補助装置が規定動作外の動作を実行した場合には、大腿関節の角度はわからないので、その時点で上下関係はわからなくなる。 That is, the vertical relationship between the left and right feet cannot be recognized only by the detection signals of the obstacle sensors and the grounding sensors provided on the walking assist member and the angle information of the knee and ankle joints. At this time, if the walking assist device continues the prescribed operation, it is possible to estimate the vertical direction based on the history information of the knee and ankle joint angles, but the error becomes large, and the determination may be wrong. Further, when the walking assist device performs an operation other than the prescribed operation, the angle of the femoral joint is not known, so that the vertical relationship is not known at that time.
例えば、段差を昇る場合に、段差の途中では、遊脚と立脚のどちらかによって動作が異なるが、拇指球を抑えるポジションになりやすく(平地歩行で行われる踵から拇指球という蹴り上げ動作にはなりにくい)、接地状態からでは次の動作の遊脚・立脚の判定ができなくなる。また、段差を下る場合にも、遊脚開始時は、遊脚の方が上にあり、前に蹴りだすために遊脚を縮ませるが、遊脚が下になると、早く着地できるよう伸ばすので、位相が異なり、その判定が必要になる。 For example, when climbing a step, the movement differs depending on whether the leg is a swing leg or a standing leg in the middle of the step. It is difficult to determine the free leg / stand of the next action from the grounded state. Also, even when going down a step, when the free leg starts, the free leg is at the top, and the free leg is shrunk to kick forward, but when the free leg goes down, it will stretch out so that it can land quickly The phases are different and the determination is necessary.
このため、本実施の形態においては、少なくとも一方の歩行補助部材に他方の歩行補助部材より離間した位置において当該他方の歩行補助部材を検出するセンサを設けるようにしている。このセンサは、例えば、受光素子、超音波センサ、カメラ等であり、典型的には光学センサである。 For this reason, in this Embodiment, the sensor which detects the said other walking assistance member is provided in the position spaced apart from the other walking assistance member in at least one walking assistance member. This sensor is, for example, a light receiving element, an ultrasonic sensor, a camera or the like, and is typically an optical sensor.
図1に示されるように、歩行補助装置(歩行補助部材)100は、大腿支持部材10、足支持部材20、連結部材30を備えている。大腿支持部材10は、利用者の大腿に取り付けられ、歩行動作を補助する際に、大腿に対して力を加える。図1に示す例では、この大腿支持部材10は、利用者の後ろ側から大腿に接し、支持する構造を有しているが、大腿を覆うような構造を有していてもよい。
As shown in FIG. 1, the walking assist device (walking assisting member) 100 includes a
足支持部材20は、利用者の足に取り付けられ、歩行動作を補助する際に脛、ふくらはぎや足に対して力を加える。足支持部材20は、いわゆるスキーブーツのような靴型構造を有し、ふくらはぎ支持部21、脛支持部22、足支持部23に分割されている。ふくらはぎ支持部21、脛支持部22、足支持部23は、利用者の足に装着された後、相互に固定される。
The
連結部材30は、大腿支持部材10に固定された膝関節アクチュエータ部71と、足支持部材20に固定された足首関節アクチュエータ部72を連結支持する長尺部材である。連結部材30の上端部は膝関節アクチュエータ部71に連結され、同下端部は足首関節アクチュエータ部72に連結されている。
The connecting
膝関節アクチュエータ部71は、装着状態において利用者の膝関節の位置に設けられ、膝の動きをアシストする。膝関節アクチュエータ部71は、コントローラ6から出力された制御信号に応じて、大腿支持部材10と連結部材30の間において膝関節周りにトルクを発生させる。膝関節アクチュエータ部71は、例えば電動モータやシリンダにより構成される。
The knee
足首関節アクチュエータ部72は、装着状態において利用者の足首関節の位置に設けられ、足首の動きをアシストする。足首関節アクチュエータ部72は、コントローラ6から出力された制御信号に応じて、足支持部材20と連結部材30の間において足首関節周りにトルクを発生させる。足首関節アクチュエータ部72は、例えば電動モータやシリンダにより構成される。
The ankle
足支持部材20には、触覚センサ1、障害物センサ2、触覚センサ3、受光素子4が設けられている。触覚センサ1は、足支持部材20の脛支持部22とふくらはぎ支持部材21のそれぞれの内側、即ち、利用者の足と接する側に設けられ、足支持部材20に対する利用者の脛やふくらはぎの接触圧力を検出する。触覚センサ1は、例えば、圧力センサによって構成される。
The
障害物センサ2は、足支持部材20の足支持部23のつま先近傍に設けられ、前方障害物200及び足先から前方障害物200までの距離を検出する距離センサである。障害物センサ2は、例えば、赤外線発光素子と受光素子によって構成される。本実施の形態にかかる障害物センサ2は、互いに異なる方向に向けられて配置された複数の赤外線発光素子を有する。
The
触覚センサ3は、足支持部材20の足支持部23の足裏に複数設けられ、拇指球(爪先)や踵等の複数箇所における接地状態(力の大きさと位置)を検出する。触覚センサ3は、例えば、圧力センサによって構成される。
A plurality of
受光素子4は、光学センサであり、足支持部材20の足支持部23の背側面・内側面やふくらはぎ支持部材21の背側面に複数設けられて、他方の足支持部材20(即ち、右側の足支持部材20の場合には左側の足支持部材20、左側の足支持部材20の場合には右側の足支持部材20)に設けられた発光素子51〜54(図2参照)より放射された赤外光を検出し、右側の足支持部材と、左側の足支持部材の相対的な位置を検出する。本実施の形態にかかる歩行補助装置では、左右の足支持部材の前後方向の位置関係のみならず、上下方向の位置関係も検出することができる。
The
具体的には、図2に示されるように、踵の近傍において、当該踵を側面から背面側に亘って互いに離間して、受光素子41〜44が設けられている。受光素子41は、踵の前側に設けられている。受光素子42は、受光素子41の背面側に設けられている。受光素子43は、法線が後ろ方向を向く受光面を備えている。受光素子44は、背面の外側を向くように配置されている。さらに、図1に示されるように、ふくらはぎ支持部材21の背側面に、上下方向に互いに離間して、複数の受光素子4が設けられている。この例では、3つの受光素子4が設けられている。
Specifically, as shown in FIG. 2,
また、図2に示されるように、足支持部材20の足支持部23の内側面には、一対の足支持部材20を横方向に揃えた状態において、他方の足支持部材20に向けて赤外光を放射する複数の発光素子51〜54が互いに前後方向に離間して設けられている。発光素子51は、親指の先端部近傍に設けられている。発光素子52は、親指の付け根近傍に設けられている。発光素子53は、土踏まずの近傍に設けられている。発光素子54は、一方の足支持部材20(本例では右側のみ)の土踏まずの近傍であって、発光素子53よりも後ろ側に設けられている。当該発光素子54が設けられていない左側の足支持部材20において、当該発光素子54に対向する位置には、受光素子45が設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, the inner surface of the
図1や図2には図示されていないが、装着状態の利用者の膝と足首の近傍、即ち、膝関節アクチュエータ部71と足首関節アクチュエータ部72の近傍には、膝や足首の角度を計測するエンコーダやポテンショメータも設けられている。
Although not shown in FIGS. 1 and 2, the knee and ankle angles are measured in the vicinity of the knee and ankle of the wearing user, that is, in the vicinity of the knee
図3は、本実施の形態1にかかる歩行補助装置の構成を示すブロック図である。図に示されるように、触覚センサ1、障害物センサ2、触覚センサ3、受光素子4の検出信号は、コントローラ6に入力される。また、図示しない、膝や足首の角度を計測するエンコーダやポテンショメータの出力信号も、コントローラ6に入力される。コントローラ6は、これらの検出信号等に基づいて、利用者の状態を検知し、膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72を制御して、利用者の歩行を補助する。コントローラ6は、発光素子5の発光を制御する機能も有する。コントローラ6は、CPU、RAM、ROM等により構成され、歩行補助装置の任意の場所に設けられている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the walking assist device according to the first embodiment. As shown in the figure, detection signals from the
続いて、図4を用いて、左右の足の前後判定方法について説明する。図4(a)に示されるように、右足が左足よりも前に出ている場合には、左足のつま先近傍に設けられた発光素子52より放射された光が、右足の踵近傍に設けられた受光素子41において検出される。また、図4(b)に示されるように、左足が右足よりも前に出ている場合には、右足のつま先近傍に設けられた発光素子51,52より放射された光が、右足の踵近傍に設けられた受光素子41,42において検出される。従って、踵近傍に設けられた受光素子41において、他方の足のつま先近傍に設けられた発光素子51からの光を検出した場合には、その受光素子41を備えた歩行補助装置を装着した足が、他方の足よりも前側にあることを認識することができる。
Next, a method for determining the front and rear of the left and right feet will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4A, when the right foot comes out ahead of the left foot, the light emitted from the
なお、図4に示す例では、左右の足に同様の発光素子及び受光素子を設けたが、一方の足に発光素子のみ他方の足に受光素子を設けたとしても、左右の足の前後方向の判定を行うことができる。特に、左右の足のそれぞれに装着された2つの歩行補助部材を横一列並べた場合に、一方の歩行補助部材の受光素子と、他方の歩行補助部材の発光素子とが前後方向にずれて配置されていると、前後方向のずれを認識することができるため、より正確に歩行補助部材間の前後方向の相対的な位置を認識することができる。さらに、図4に示す例のように、左右の足に同様の位置に発光素子及び受光素子を設けることによって、より正確に歩行補助部材間の前後方向の相対的な位置を認識することができる。 In the example shown in FIG. 4, the same light emitting element and light receiving element are provided on the left and right feet. However, even if only the light emitting element is provided on one foot and the light receiving element is provided on the other foot, the front and rear direction of the left and right feet. Can be determined. In particular, when two walking auxiliary members mounted on the left and right feet are arranged in a horizontal row, the light receiving element of one walking auxiliary member and the light emitting element of the other walking auxiliary member are shifted in the front-rear direction. Since it can recognize the shift | offset | difference of the front-back direction, it can recognize the relative position of the front-back direction between walking assistance members more correctly. Further, as in the example shown in FIG. 4, by providing the light emitting element and the light receiving element at the same position on the left and right feet, the relative position in the front-rear direction between the walking auxiliary members can be recognized more accurately. .
また、受光素子を上下方向にも複数それぞれ離間して配置すると、両足間の上下方向の相対的な位置を認識することが可能となる。 In addition, when a plurality of light receiving elements are arranged apart from each other in the vertical direction, the relative position in the vertical direction between both feet can be recognized.
ここで、受光素子を複数設けるのではなく、発光素子を複数それぞれ前後方向に離間して、若しくは上下方向に離間して配置するようにしてもよい。この場合には、受光素子が複数の発光素子のいずれの発光素子からの光を受光したかを認識する必要があるので、それぞれの発光素子から放射される光の点滅パターンを変えたり、周波数を変えたりするとよい。 Here, instead of providing a plurality of light receiving elements, a plurality of light emitting elements may be arranged separately in the front-rear direction or in the vertical direction. In this case, since the light receiving element needs to recognize which light emitting element of the plurality of light emitting elements has received light, the blinking pattern of the light emitted from each light emitting element is changed, or the frequency is changed. Change it.
続いて、図5〜図24を用いて、本実施の形態1にかかる歩行補助装置の制御例について説明する。図5は、本制御例において例示する歩行補助装置の各種センサーの配置を示した図である。Rは右足に装着する歩行補助装置のセンサを示し、Lは左足に装着する歩行補助装置のセンサを示す。S1、S2、S3は、足裏に設けられた触覚センサ3である。S4は、つま先に設けられた障害物センサ2である。S5は、踵に設けられた受光素子4である。S6は、脛に設けられた触覚センサ1である。S7は、ふくらはぎに設けられた触覚センサ1である。S8は、足首よりも上のふくらはぎに設けられた受光素子4である。図5には示されていないが、歩行補助装置には、図1や図2で示されるような位置に、発光素子5が設けられている。
Then, the control example of the walking assistance apparatus concerning this
図6は、各種状態A(階段昇り動作)、同B(立上り動作)、同C(立下り動作)、同D(階段下り動作)のそれぞれにおける、センサの検出状態とアクチュエータの動作状態を示している。センサの検出状態において、「1」は検出状態を、「0」は非検出状態を、「2」はどちらでもよい状態をそれぞれ示している。アクチュエータの動作状態において、「+」は縮める方向、「−」は伸ばす方向、「0」はなしをそれぞれ示している。コントローラ6においても、図6で示されるようなマップを用いて、制御が実行される。
FIG. 6 shows the detection state of the sensor and the operation state of the actuator in each of various states A (step-up operation), B (rise operation), C (falling operation), and D (step-down operation). ing. In the detection state of the sensor, “1” indicates a detection state, “0” indicates a non-detection state, and “2” indicates a state that may be either. In the operating state of the actuator, “+” indicates a contracting direction, “−” indicates a extending direction, and “0” indicates none. Also in the
続いて、図6〜図13を用いて、状態A(階段昇り動作)におけるセンサの検出状態とアクチュエータの動作状態について説明する。各状態A1〜A7は、それぞれ図6のテーブルに示すA1〜A7に対応する。また、図において、二重線で囲まれた符号のセンサは検出状態にあることを示している。 Subsequently, the detection state of the sensor and the operation state of the actuator in the state A (step-up operation) will be described with reference to FIGS. Each state A1 to A7 corresponds to A1 to A7 shown in the table of FIG. Moreover, in the figure, it has shown that the sensor of the code | symbol enclosed by the double line is in a detection state.
図7に示す初期状態A1では、通常、階段201の段差の前に両足を揃えた状態にある。即ち、両脚が立脚の状態にある。このとき、両足の足裏は地面に接しているので、触覚センサS1〜S3は検出状態となる。また、障害物センサS4は、階段201を検出する。また、脛に設けられた触覚センサS6は、利用者の前傾姿勢に応じて、検出状態にある。このような状態、即ち、両足の拇指球加圧と脛前部への加圧を検出すると、階段昇りモードへ移行する。このとき、図6のテーブルに示されるように、両脚にそれぞれ設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72は、アシスト力がゼロの状態にある。
In the initial state A1 shown in FIG. 7, both feet are usually aligned before the step of the
次に、階段201を昇るために、利用者が右足を持ち上げ始め、左脚が立脚、右脚が遊脚の状態になると、図6のテーブルに示されるように、右足の足裏に設けられた触覚センサS1〜S3が非検出状態となる。これに伴って、膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72によるアシストを開始する。具体的に、コントローラ6は、左足の膝関節アクチュエータ部71が膝を伸ばす方向へアシストするか若しくはアシスト力ゼロとなるよう制御し、左足の足首関節アクチュエータ部72が足首を縮める方向へアシストするよう制御する。また、コントローラ6は、右足の膝関節アクチュエータ部71が膝を縮める方向へアシストするよう制御し、右足の足首関節アクチュエータ部72が足首を縮める方向へアシストするよう制御する。
Next, in order to ascend the
次に、利用者が右足を持ち上げて段差を超えると、左足のセンサの検出状態は変化がないが、右足のつま先に設けられた障害物センサ2が段差を超えたことを検出し、障害物がない非検出状態に変化する。このとき、コントローラ6は、左脚のアクチュエータはそのままだが、右脚の足首関節アクチュエータ部72が足首を伸ばす方向へアシストするか若しくはアシスト力ゼロとなるよう制御する。
Next, when the user lifts the right foot and crosses the step, the detection state of the left foot sensor does not change, but the
図8に示される、持ちあげた右足が接地する直前の状態A2では、左足のセンサの検出状態は変化がないが、再度、右のつま先に設けられた障害物センサ2が次の段差を検出する。このとき、コントローラ6は、左脚のアクチュエータはそのままだが、右脚の足首関節アクチュエータ部72が足首を伸ばす方向へアシストするよう制御する。
In the state A2 immediately before the lifted right foot touches the ground shown in FIG. 8, the detection state of the left foot sensor does not change, but the
図9に示される、左足の持ち上げを開始し、左脚が遊脚、右脚が立脚の状態A3では、左足の足裏に触覚センサS1〜S3は検出状態となり、右脚の足裏に設けられた触覚センサS1、S2が非検出状態になる。両足のつま先に設けられた障害物センサS4はそれぞれ段差を検出した状態になる。このとき、コントローラ6は、左脚の膝関節アクチュエータ部71及び足首関節アクチュエータ部72がそれぞれ縮める方向へアシストし、かつ右脚の膝関節アクチュエータ部71及び足首関節アクチュエータ部72がそれぞれ伸ばす方向へアシストするよう制御する。
In the state A3 shown in FIG. 9 in which the left leg starts to be lifted, the left leg is a free leg and the right leg is a standing leg, the touch sensors S1 to S3 are in the detected state on the sole of the left leg and are provided on the sole of the right leg. The tactile sensors S1 and S2 thus set are in a non-detection state. The obstacle sensor S4 provided on the toes of both feet is in a state where a step is detected. At this time, the
図10に示される、左足が右足よりも上に位置する状態A4では、左足のつま先に設けられた障害物センサS4が段差を検出しない非検出状態となり、右脚の踵に設けられた受光素子S5及びふくらはぎに設けられた受光素子S8が左足に設けられた発光素子5から放射された光を検出した状態になる。より詳細には、まず、右脚の踵に設けられた受光素子S5が発光素子5からの光を検出し、その後にふくらはぎに設けられた受光素子S8が発光素子5からの光を検出する。このように、他方の足のつま先に設けられた発光素子から出力された光を、踵に設けた受光素子で検出すると、受光素子を設けた脚が、発光素子を設けた脚よりも後ろ側にあることを認識することができる。このとき、コントローラ6は、左脚の足首関節アクチュエータ部72が足首関節を伸ばす方向へアシストするように制御する。
In the state A4 in which the left foot is located above the right foot, as shown in FIG. 10, the obstacle sensor S4 provided on the toe of the left foot is in a non-detection state where no step is detected, and the light receiving element provided on the heel of the right leg S5 and the light receiving element S8 provided on the calf detect light emitted from the
次に、図11に示される、左足が接地する直前の状態A5では、左脚の障害物センサS4が段差を検出し、右脚の踵に設けられた受光素子S5及びふくらはぎに設けられた受光素子S8が左足に設けられた発光素子5から放射された光を検出しない状態に変化する。このとき、左脚及び右脚の各アクチュエータの動作に変化はない。
Next, in the state A5 immediately before the left foot is in contact with the ground shown in FIG. 11, the obstacle sensor S4 on the left leg detects the step, and the light receiving element S5 provided on the heel of the right leg and the light receiving provided on the calf. The element S8 changes to a state in which light emitted from the
図12に示されるように、利用者が右足の持ち上げを開始した状態A6に移行すると、左足の足裏に設けられた触覚センサS1、S2が検出状態となり、脛に設けられた触覚センサS6が検出状態になる。また、右足の足裏に設けられたS1〜S3が非検出状態となる。このとき、コントローラ6は、左脚の膝関節アクチュエータ部71及び足首関節アクチュエータ部72のそれぞれが膝関節及び足首関節を伸ばす方向へアシストするよう制御し、右脚の膝関節アクチュエータ部71及び足首関節アクチュエータ部72のそれぞれが膝関節及び足首関節を縮める方向へアシストするよう制御する。
As shown in FIG. 12, when the user shifts to a state A6 where the right foot starts to be lifted, the touch sensors S1 and S2 provided on the soles of the left foot are in a detection state, and the touch sensor S6 provided on the shin is It enters the detection state. Further, S1 to S3 provided on the sole of the right foot are in a non-detection state. At this time, the
次に図6のテーブルに示されるるように、左足よりも右足が上に位置する状態に移行した場合には、左脚の踵に設けられた受光素子S5及びふくらはぎに設けられた受光素子S8が右足に設けられた発光素子5からの光を検出する。また、右足のつま先に設けられた障害物センサS4が段差を検出しない状態になる。このとき、コントローラ6は、左脚のアクチュエータの動作に変化はないが、右脚の足首関節アクチュエータ部72が足首関節を縮める方向へアシストするよう制御する。
Next, as shown in the table of FIG. 6, when the state shifts to the state where the right foot is located above the left foot, the light receiving element S5 provided on the left leg and the light receiving element S8 provided on the calf. Detects light from the
最後に、図13に示されるように、利用者が階段201の最上段において、両脚とも立脚した状態A7に移行する。この状態では、両足の足裏に設けられた触覚センサS1〜S4が接地状態を検出する。このとき、図6のテーブルに示されるように、両脚にそれぞれ設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72は、アシスト力がゼロの状態にある。
Finally, as shown in FIG. 13, the user shifts to a state A <b> 7 where both legs are standing on the uppermost stage of the
このように、階段昇りモードでは、遊脚を縮めて接地させると、膝と足首にアシスト力が発生する。なお、最初は、受光素子の検出ができないため、遊脚が上にあるものと判定する。上方に位置する脚にアシスト力が発生している最中、下方に位置する脚は地面から離れ、遊脚になる。そして、大腿部の蹴り上げにより、上方の脚は、下方の脚に取り付けられた発光素子から光の変化を受光素子によって検出し、これにより上下及び前後が入れ替わり、接地することにより、下方の遊脚が上方の立脚に切り替わってアシスト力を発生させる。階段を昇りきったときは、両足の障害物センサが非検出状態になるため、そこで通常の歩行モードに切り替える。 As described above, in the stair climbing mode, when the free leg is contracted and brought into contact with the ground, an assist force is generated on the knee and the ankle. Initially, since the light receiving element cannot be detected, it is determined that the free leg is above. While the assist force is generated in the upper leg, the lower leg is separated from the ground and becomes a free leg. And by kicking up the thigh, the upper leg detects a change in light from the light emitting element attached to the lower leg by the light receiving element. The free leg is switched to the upper standing leg to generate assist force. When the stairs are fully climbed, the obstacle sensors on both feet are in a non-detection state, so the mode is switched to the normal walking mode.
続いて、図6、図14、図15を用いて、状態B(立上り動作)におけるセンサの検出状態とアクチュエータの動作状態について説明する。 Subsequently, the detection state of the sensor and the operation state of the actuator in the state B (rise operation) will be described with reference to FIGS. 6, 14, and 15.
図14に示される、利用者が椅子等の箱体202等に腰掛けた状態から立上り動作を開始した直後の状態B1では、両足の足裏に設けられた触覚センサS1〜S3が接地状態を検出する。また、両脚の脛に設けられた触覚センサS6は、利用者の前傾姿勢に応じて、検出状態となる。このとき、コントローラ6は、両脚にそれぞれ設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72が膝関節・足首を伸ばす方向へアシストするよう制御する。
In the state B1 immediately after the user starts to stand up from the state where the user sits on a
図15に示される、利用者が立上り動作を終了し、立ちあがった状態B2では、両脚の脛に設けられた触覚センサS6は、非検出状態となる。このとき、両脚にそれぞれ設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72は、アシスト力がゼロの状態にある。
In the state B2 shown in FIG. 15 where the user has finished the rising operation and has started up, the tactile sensor S6 provided on the shins of both legs is in a non-detection state. At this time, the knee
このように、前後関係が一致することを検出して両足が揃っていることを認識し、かつ脛の前部に圧力がかかったことを検出した場合には、コントローラ6は、立上りモードと判定することができる。そして、立上りモードと判定された場合には、膝や足首の関節を直立姿勢の規定値になるようにアシストする。
As described above, when it is detected that the front and back relations coincide with each other and it is recognized that both feet are aligned, and when it is detected that pressure is applied to the front part of the shin, the
続いて、図6、図16、図17を用いて、状態C(立下り動作)におけるセンサの検出状態とアクチュエータの動作状態について説明する。 Subsequently, the detection state of the sensor and the operation state of the actuator in the state C (falling operation) will be described with reference to FIGS. 6, 16, and 17.
図16に示される、立下り動作を開始した直後の状態C1では、両足の足裏に設けられた触覚センサS1〜S3が接地状態を検出し、両脚のふくらはぎに設けられた触覚センサS7が検出状態になる。このとき、コントローラ6は、両脚にそれぞれ設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72が膝関節・足首を縮める方向へアシストするよう制御する。
In the state C1 immediately after the start of the falling motion shown in FIG. 16, the touch sensors S1 to S3 provided on the soles of both feet detect the grounding state, and the touch sensor S7 provided on the calves of both legs detects It becomes a state. At this time, the
図17に示される、利用者が立下り動作を終了し、箱体202に座った状態C2では、両足の足裏に設けられた触覚センサS1、S2が非検出状態になる。このとき、両脚にそれぞれ設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72は、アシスト力がゼロの状態にある。
In the state C2 shown in FIG. 17 where the user finishes the falling operation and sits on the
このように、前後関係が一致することを検出して両足が揃っていることを認識し、かつふくらはぎ(脛の後方)に圧力がかかったことを検出した場合、コントローラ6は、立下りモードと判定することができる。そして、立下りモードと判定された場合に、コントローラ6は、足首が直立で膝を直角に曲げられるようにアシストする。規定角度まで動作アシストする場合と、接地状態が変化した場合(例えば、両足とも地面から離れた場合など)に、コントローラ6は、これに応じて、アシスト動作を停止する。また、片足が地面から離れたことを検出すると、コントローラ6は、階段降りモードに移行する。
In this way, when it is detected that the front and back relations coincide with each other and it is recognized that both feet are aligned, and it is detected that pressure is applied to the calf (back of the shin), the
続いて、図6、図18〜図24を用いて、状態D(階段下り動作)におけるセンサの検出状態とアクチュエータの動作状態について説明する。 Subsequently, the detection state of the sensor and the operation state of the actuator in the state D (step down operation) will be described with reference to FIGS. 6 and 18 to 24.
図18に示す初期状態D1では、利用者は、階段201の最上段において両足を揃えている。即ち、両脚が立脚の状態にある。このとき、両足の足裏は地面に接しているので、触覚センサS1〜S3は検出状態となる。ふくらはぎに設けられた触覚センサS7は、利用者の後傾姿勢に応じて、検出状態にある。このとき、図6のテーブルに示されるように、コントローラ6は、両脚にそれぞれ設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72が膝関節・足首を縮める方向へアシストするよう制御する。
In the initial state D <b> 1 shown in FIG. 18, the user has both feet aligned at the top of the
図19に示される、右足を前方に出した状態D2では、右足の足裏に設けられた触覚センサS1〜S3は非検出状態に変化し、さらに、踵に設けられた受光素子S5が左足に設けられた発光素子5から放射された光を検出する。ふくらはぎに設けられた受光素子S8は、未だ発光素子5から放射された光を検出していない。このとき、図6のテーブルに示されるように、コントローラ6は、右脚に設けられた足首関節アクチュエータ部72が足首を伸ばす方向へアシストするか若しくはアシスト力をゼロとするよう制御する。
In the state D2 in which the right foot is projected forward as shown in FIG. 19, the tactile sensors S1 to S3 provided on the sole of the right foot are changed to the non-detection state, and the light receiving element S5 provided on the heel is further moved to the left foot. Light emitted from the provided
さらに、利用者が図20に示されるように右足を左足よりも低くなるように左膝を曲げた場合(状態D3)には、右脚の踵に設けられた受光素子S5が左足に設けられた発光素子5から放射された光を検出するとともに、ふくらはぎに設けられた受光素子S8もこの発光素子5から放射された光を検出する。このとき、コントローラ6は、左脚に設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72が膝関節や足首関節を縮める方向へアシストするよう制御する。また、コントローラ6は、右脚に設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72が膝関節や足首関節を伸ばす方向へアシストするよう制御する。
Furthermore, when the user bends the left knee so that the right foot is lower than the left foot as shown in FIG. 20 (state D3), the light receiving element S5 provided on the heel of the right leg is provided on the left foot. The light emitted from the
次に、図21に示される、利用者が右脚を立脚とし、左脚を遊脚として前方に移動させた状態D4では、左足の足裏に設けられた触覚センサS1〜S3は非検出状態となり、右足の足裏に設けられた触覚センサS1、S2は検出状態となる。また、右脚の脛に設けられた触覚センサS6も検出状態となる。このとき、コントローラ6は、左脚の膝関節アクチュエータ部71が膝関節を縮める方向へアシストし、足首関節アクチュエータ部72が足首関節を伸ばす方向へアシストするよう制御する。また、コントローラ6は、右脚に設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72が膝関節や足首関節を縮める方向へアシストするよう制御する。
Next, in the state D4 shown in FIG. 21 in which the user moves forward with the right leg as a standing leg and the left leg as a free leg, the tactile sensors S1 to S3 provided on the soles of the left legs are not detected. Thus, the tactile sensors S1 and S2 provided on the sole of the right foot are in a detection state. The tactile sensor S6 provided on the shin of the right leg is also in the detection state. At this time, the
図22に示されるように、利用者が左足を右足よりも低くなるように、立脚である右脚の膝を曲げた状態D5では、左脚の踵に設けられた受光素子S5とふくらはぎに設けられた受光素子S8が右足に設けられた発光素子5から放射された光を検出する。より厳密には、まず、脚の踵に設けられた受光素子S5が右足に設けられた発光素子5から放射された光を検出し、その後に、ふくらはぎに設けられた受光素子S8が右足に設けられた発光素子5から放射された光を検出する。さらに、利用者の左足が下がるに従って、受光素子S5は非検出状態になる。このとき、コントローラ6は、左脚の膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72が膝関節や足首関節を伸ばす方向へアシストするよう制御する。また、コントローラ6は、右脚に設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72が膝関節や足首関節を縮める方向へアシストするよう制御する。
As shown in FIG. 22, in a state D5 where the user bends the knee of the right leg that is the standing leg so that the left leg is lower than the right leg, the light receiving element S5 provided on the heel of the left leg and the calf are provided. The received light receiving element S8 detects the light emitted from the
次に、左脚が接地し、右足が離床すると、左足の足裏に設けられた触覚センサS1、S2が検出状態となり、左脚の脛に設けられた触覚センサS6も検出状態となる。右脚の各センサは、非検出状態となる。このとき、コントローラ6は、左脚の膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72が膝関節や足首関節を縮める方向へアシストするよう制御する。また、コントローラ6は、右脚に設けられた膝関節アクチュエータ部71が膝関節を縮める方向へアシストするよう制御し、足首関節アクチュエータ部72が足首関節を縮める方向へアシストするか若しくはアシスト力がゼロとなるよう制御する。
Next, when the left leg is grounded and the right foot leaves the floor, the tactile sensors S1 and S2 provided on the sole of the left foot are in the detection state, and the tactile sensor S6 provided on the shin of the left leg is also in the detection state. Each sensor on the right leg is in a non-detection state. At this time, the
図23に示されるように、利用者が階段201の最下段にて両脚で立脚し、停止する直前の状態D6では、両足の足裏に設けられた触覚センサS1、S2が検出状態となる。このとき、コントローラ6は、両脚のそれぞれに設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72が膝関節や足首関節を縮める方向へアシストするよう制御する。
As shown in FIG. 23, in a state D6 immediately before the user stands on both legs at the bottom of the
図24に示されるように、停止状態D7では、両足に足裏に設けた全ての触覚センサS1〜S3が検出状態となり、ふくらはぎに設けられた接触センサS7が検出状態となる。このとき、コントローラ6は、両脚のそれぞれに設けられた膝関節アクチュエータ部71や足首関節アクチュエータ部72が膝関節や足首関節を伸ばす方向へアシストするよう制御する。
As shown in FIG. 24, in the stop state D7, all tactile sensors S1 to S3 provided on the soles of both feet are in the detection state, and the contact sensor S7 provided in the calf is in the detection state. At this time, the
以上説明したように、階段下り時には、障害物センサ2は非検出状態だが、立脚の脛後方(即ち、ふくらはぎ)と踵の加圧を検出すると、立下りモードと同様に、両膝を縮める方向にアシストすることができる。その状態において、遊脚が地面から離れたことを検出すると、階段下りモードに移行する。そして、遊脚を地面から放したまま、立脚を縮め、さらに遊脚が下方に移動したことを、遊脚の受光素子の検出状態で認識した場合には、遊脚の膝と踵を伸ばす方向にアシストする。その後、遊脚の拇指球が接地したことを検出した場合には、遊脚が立脚になるため、縮める方向にアシストする。その際、次の遊脚は縮めたままで蹴りだし、脚の上下関係が入れ替わったら、伸びる方向に変化させる。さらに、階段を下りきった場合には、遊脚・立脚ともに、上下関係は変わらないので、縮む方向にサポートする。そして、両足の拇指球、踵が接地し、両足が揃ったことを検出すると、階段下りモードを終了する。
As described above, the
続いて、平地歩行時について説明する。歩行開始時は、遊脚を地面から離し、遊脚を縮める方向に動かす。さらに、遊脚の大腿部を前に蹴りだすと、立脚の脛前方に圧力が加わる。そして、遊脚の踵が接地すると立脚が入れ替わり、立脚は踵から拇指球と接地箇所が変化し、膝関節や足首関節へのアシストが実行される。これに合わせて、遊脚も前述のようにアシストされることにより定常歩行が可能となる、また、歩行停止に至るプロセスは、両足の前後方向の差を小さくなり、かつ脛への圧力が小さくなり、さらには、両足を揃えたことを検出することで認識可能である。 Subsequently, the case of walking on a flat ground will be described. At the start of walking, move the free leg away from the ground and move the free leg in a contracting direction. Furthermore, when the thigh of the free leg is kicked forward, pressure is applied to the front shin of the standing leg. When the heel of the free leg comes into contact with the ground, the stance is changed, and the heel of the stance is changed from the heel to the ball and the place of contact with the ground to assist the knee and ankle joints. In accordance with this, the free leg can also be steadily walked by being assisted as described above, and the process leading to the stop of walking reduces the difference between the front and rear directions of both feet and reduces the pressure on the shin. Furthermore, it can be recognized by detecting that both feet are aligned.
その他の実施の形態.
図25に示されるように、障害物センサ2は、発光素子と受光素子からなる複数組から構成され、それぞれの組が異なる方向に向いて配置されることにより、複数方向に対して障害物を検出できるようにしてもよい。図27に、本例に関する歩行補助装置の構成を示す。図に示されるように、歩行補助装置のつま先に設けられた複数の発光素子21の照射範囲Wは、前方180度と広い。それぞれの発光素子21より照射する光は、異なる識別情報ID1〜IDnを示す点滅パターンを有し、受光素子4は、どの発光素子21から出射された光かを認識することができる。このとき、それぞれの光が異なる点滅パターンでなくとも、異なる周波数であってもよい。
Other embodiments.
As shown in FIG. 25, the
また、レーザ等の発光素子を掃引して、広範囲に亘って障害物を検出するようにしてもよい。この場合には、掃引時の角度を検出する必要がある。 Further, an obstacle may be detected over a wide range by sweeping a light emitting element such as a laser. In this case, it is necessary to detect the angle at the time of sweep.
図26に示されるように、膝関節アクチュエータ部71の近傍に、掃引可能な距離センサ8を取り付けてもよい。距離センサ8の検出信号は、コントローラ6に出力される。距離センサ8は、利用者の前方下側を掃引(検出)範囲とし、歩行先の状況を検出する。特に、障害物200が障害物200の上面に昇るのではなく、跨ぐ動作が可能かどうかを判断するために、当該距離センサ8の検出情報を用いることができる。また、距離センサ8(レーザセンサ)によって、下り階段を検出することができ、これにより、階段の下り動作モードに切り換えることができる。なお、跨ぐ動作に関しては、基本的に階段昇りの動作と同じ動作となる。但し、遊脚は爪先から接地するようになる。
As shown in FIG. 26, a
図28に示されるように、両脚にそれぞれ取り付ける歩行補助装置のつま先にカメラ9(画像取得装置)を設けるようにしてもよい。図28(a)に示す例では、さらに、歩行補助装置の踵部の内側面にポインタ9aを設けている。カメラ9によってポインタ9aが検出された場合には、検出したカメラ9が取り付けられた側の足が、後方にあることを認識することができ、両足の相対的な位置(前後方向および上下方向)を検出することができる。
As shown in FIG. 28, a camera 9 (image acquisition device) may be provided on the toes of the walking assistance devices attached to both legs. In the example shown in FIG. 28A, a
図28(b)に示すように、ポインタ9aを設けずに、カメラ9のみで両足の相対的な位置を検出することができる。この場合には、カメラ9の照射範囲は、図28(b)に示されるように、内側(他方の足側)に向いていることが好ましい。この場合には、具体的に、カメラ9の撮影画像を分析して、他方の足の位置を検出する。図28(b)では、両足の歩行補助装置にカメラ9を設けたが、これに限らず、一方の足のみにカメラ9を設けることによっても、両足の相対的な位置(前後方向および上下方向)を検出することができる。
As shown in FIG. 28B, the relative positions of both feet can be detected only by the
1 触覚センサ
2 障害物センサ
3 触覚センサ
4 受光素子
5 発光素子
6 コントローラ
8 距離センサ
9 カメラ
10 大腿支持部材
20 足支持部材
30 連結部材
21 ふくらはぎ支持部
22 脛支持部
23 足支持部
71 膝関節アクチュエータ部
72 足首関節アクチュエータ部
100 歩行補助装置
DESCRIPTION OF
Claims (14)
第1の歩行補助部材に設けられ、前記第2の歩行補助部材より離間した位置において当該第2の歩行補助部材を検出するセンサを備え、
前記コントローラは、前記センサの検出信号に応じて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材の間の相対的な位置を認識して、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を制御する歩行補助装置。 A first walking assistance member attached to one leg, a second walking assistance member attached to the other leg, and a controller for controlling the first walking assistance member and the second walking assistance member; A walking assist device for assisting a user's walking motion,
A sensor provided on the first walking assistance member for detecting the second walking assistance member at a position spaced apart from the second walking assistance member;
The controller recognizes a relative position between the first walking auxiliary member and the second walking auxiliary member according to a detection signal of the sensor, and detects the first walking auxiliary member and the first walking auxiliary member. A walking assistance device for controlling two walking assistance members.
前記コントローラは、当該複数のセンサの検出信号に基づいて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材の前後方向の相対位置を認識することを特徴とする請求項1記載の歩行補助装置。 The sensor of the first walking assistance member is composed of a plurality of sensors arranged apart from each other in the front-rear direction,
2. The walking according to claim 1, wherein the controller recognizes a relative position in the front-rear direction of the first walking assistance member and the second walking assistance member based on detection signals of the plurality of sensors. Auxiliary device.
前記コントローラは、当該複数のセンサの検出信号に基づいて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材の上下方向の相対位置を認識することを特徴とする請求項1又は2記載の歩行補助装置。 The sensor of the first walking auxiliary member is composed of a plurality of sensors arranged apart from each other in the vertical direction,
The said controller recognizes the relative position of the up-down direction of a said 1st walking assistance member and a said 2nd walking assistance member based on the detection signal of the said several sensor. Walking assist device.
前記第1の歩行補助部材のセンサは、前記第2の歩行補助部材に設けられた発光素子から放射された光を検出する受光素子であることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の歩行補助装置。 The second walking auxiliary member has a light emitting element,
The sensor of the first walking assistance member is a light receiving element that detects light emitted from a light emitting element provided in the second walking assistance member. Walking assist device.
前記発光素子は、前記第2の歩行補助部材のつま先近傍に設けられていることを特徴とする請求項5記載の歩行補助装置。 The light receiving element is provided in the vicinity of a heel of the first walking assisting member,
The walking assist device according to claim 5, wherein the light emitting element is provided in the vicinity of a toe of the second walking assisting member.
前記コントローラは、前記第1の歩行補助部材及び前記第2の歩行補助部材に設けられたセンサの検出信号に応じて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材の間の相対的な位置を認識して、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を制御することを特徴とする請求項1〜6いずれかに記載の歩行補助装置。 The second walking auxiliary member includes a sensor that detects the first walking auxiliary member at a position spaced apart from the first walking auxiliary member,
The controller is configured to detect a relative value between the first walking assist member and the second walking assist member according to a detection signal of a sensor provided in the first walking assist member and the second walking assist member. The walking assistance device according to claim 1, wherein the first walking assistance member and the second walking assistance member are controlled by recognizing a specific position.
前記コントローラは、当該触覚センサの検出信号に基づいて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を制御することを特徴とする請求項1〜7いずれかに記載の歩行補助装置。 The first walking assist member and the second walking assist member each include a tactile sensor that comes into contact with a user's shin and calf,
The walking assist device according to claim 1, wherein the controller controls the first walking assisting member and the second walking assisting member based on a detection signal of the tactile sensor. .
前記コントローラは、当該障害物センサの検出信号に基づいて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を制御することを特徴とする請求項1〜10いずれかに記載の歩行補助装置。 The first walking assist member and the second walking assist member each include an obstacle sensor that detects an obstacle in front of the toe,
The walking controller according to claim 1, wherein the controller controls the first walking assistance member and the second walking assistance member based on a detection signal of the obstacle sensor. apparatus.
前記コントローラは、当該障害物センサの検出信号に基づいて、前記第1の歩行補助部材と前記第2の歩行補助部材を制御することを特徴とする請求項1〜11いずれかに記載の歩行補助装置。 The first walking assistance member and the second walking assistance member each include an obstacle sensor that detects an obstacle in front of the knee,
The walking controller according to any one of claims 1 to 11, wherein the controller controls the first walking assistance member and the second walking assistance member based on a detection signal of the obstacle sensor. apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008110219A JP2009254740A (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Walking aid device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008110219A JP2009254740A (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Walking aid device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009254740A true JP2009254740A (en) | 2009-11-05 |
Family
ID=41382940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008110219A Pending JP2009254740A (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Walking aid device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009254740A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011058641A1 (en) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | トヨタ自動車株式会社 | Walking aid device |
JP2011182991A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Toyota Motor Corp | Walking assist device |
JP2011200363A (en) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Toyota Motor Corp | Walking assistance apparatus |
JP2011206289A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Toyota Motor Corp | Walking support device |
CN103895020A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | 现代自动车株式会社 | Method and system for controlling gait of robot |
JP2014180378A (en) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | National Institute Of Fitness & Sports In Kanoya | Kendo foot movement acquisition auxiliary |
US9050237B2 (en) | 2009-11-04 | 2015-06-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Walking assist device |
-
2008
- 2008-04-21 JP JP2008110219A patent/JP2009254740A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9050237B2 (en) | 2009-11-04 | 2015-06-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Walking assist device |
WO2011058641A1 (en) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | トヨタ自動車株式会社 | Walking aid device |
CN102665638A (en) * | 2009-11-13 | 2012-09-12 | 丰田自动车株式会社 | Walking aid device |
US9216131B2 (en) | 2009-11-13 | 2015-12-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Walking assist device |
JP2011182991A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-22 | Toyota Motor Corp | Walking assist device |
JP2011200363A (en) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Toyota Motor Corp | Walking assistance apparatus |
JP2011206289A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Toyota Motor Corp | Walking support device |
CN103895020A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-02 | 现代自动车株式会社 | Method and system for controlling gait of robot |
JP2014128870A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-10 | Hyundai Motor Company Co Ltd | Method and system for controlling gait of robot |
JP2014180378A (en) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | National Institute Of Fitness & Sports In Kanoya | Kendo foot movement acquisition auxiliary |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009254740A (en) | Walking aid device | |
JP3833921B2 (en) | Walking state determination apparatus and method | |
JP5120209B2 (en) | Walking assist device | |
CN102665638B (en) | Walking aid device | |
JP3626303B2 (en) | Foot ground contact position detector for legged mobile robot | |
WO2003032833A1 (en) | Walking condition determining device and method | |
KR101454291B1 (en) | Device and method for gait estimation of wearable exoskeleton | |
KR20150034405A (en) | Wearable robot and control method for the same | |
CN103895020B (en) | Method and system for control machine people's gait | |
JP5146299B2 (en) | Walking assist device | |
KR101787557B1 (en) | The method of judging a fall of a pedestrian using a walking assist device | |
KR101730909B1 (en) | Wearing robot and variable impedance controlling method thereof | |
KR101476889B1 (en) | Walking assistance device and drive method | |
JP5949477B2 (en) | Remote control method and remote control device for moving body | |
JP2014027978A (en) | Walking device and walking program | |
JP6386269B2 (en) | Walking assist device | |
JP5610294B2 (en) | Walking support device and walking support program | |
JP2013208294A (en) | Walking device and walking program | |
KR102343379B1 (en) | Wearable gait start intention detection device | |
JP2013048701A (en) | Walking assistance device, and walking assistance program | |
JP6393041B2 (en) | Lower limb assist suit | |
JP5477064B2 (en) | Walking assist device | |
KR101637439B1 (en) | Faster detection apparatus of step initiation with vertical grf events and method therefor | |
JP2012200319A (en) | Walking support device, and walking support program | |
JP2012081142A (en) | Walk assisting device |