JP2009279173A

JP2009279173A - 歩行補助装置

Info

Publication number: JP2009279173A
Application number: JP2008134084A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ikeuchi; 康池内; Atsushi Ashihara; 淳芦原; Toru Fujihira; 徹藤平; Yoichi Nishimura; 要一西村; Hiroshi Kudo; 工藤　　浩; Yutaka Himoku; 豊日木; Makoto Shishido; 誠宍戸; Tatsuya Noda; 達哉野田; Hiroshi Matsuda; 広志松田; Yoshihisa Matsuoka; 慶久松岡
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: JP5048588B2

Abstract

【課題】利用者Ｐが跨ぐようにして着座する着座部材１と、着座部材に連結され、中間に関節部５を有する脚リンク２と、関節部を駆動する駆動源９とを備え、駆動源による関節部の駆動で着座部材を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の少なくとも一部を着座部材を介して脚リンクで支えるようにした歩行補助装置において、歩行補助装置を椅子代りに利用しできるようにする。
【解決手段】着座部材１に壁Ｗに接触可能な支持部材１４を取付ける。支持部材１４が壁Ｗに接触したときに、着座部材１の下降量に応じて着座部材１の押し上げ力が強くなるように駆動源９を制御すると共に、着座部材１の下降量に対する着座部材１の押し上げ力の変化率を経時的に増加する制御を行い、この変化率が所定値に増加したときに関節部５をロックする。
【選択図】図４

Description

本発明は、利用者の脚に作用する荷重を軽減して歩行を補助する歩行補助装置に関する。

従来、この種の歩行補助装置として、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材に連結され、中間に関節部を有する脚リンクと、関節部を駆動する駆動源とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、駆動源による関節部の駆動で着座部材を押し上げる方向に脚リンクを動作させることにより、利用者の体重の少なくとも一部を着座部材を介して脚リンクで支えられるようになり、利用者の脚に作用する荷重を軽減して歩行を補助できる。
特開２００７−２０９０９号公報

ところで、歩行補助装置を利用する利用者は長い時間歩行することが困難なことが多い。この場合、歩行補助装置を椅子代りに利用できれば、歩行補助装置を装着したまま休むことができ、利便性が向上する。然し、上記従来例では、着座部材を自立した状態で支持できず、歩行補助装置を椅子代りに利用することできない。

本発明は、以上の点に鑑み、椅子代りに利用できるようにした歩行補助装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材に連結され、中間に関節部を有する脚リンクと、関節部を駆動する駆動源とを備え、駆動源による関節部の駆動で着座部材を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の少なくとも一部を着座部材を介して脚リンクで支えるようにした歩行補助装置であって、着座部材に、壁または床面に接触可能な支持部材が取付けられ、支持部材を壁または床面に接触させることで椅子代りになることを特徴とする。

本発明によれば、支持部材が壁に接触可能なものである場合、壁と脚リンクとで着座部材が自立可能に支持され、また、支持部材が床面に接触可能なものである場合は、支持部材と脚リンクとで着座部材が自立可能に支持される。従って、何れの場合も歩行補助装置を椅子代りに利用して、歩行補助装置を装着したまま休むことができ、利便性が向上する。

また、本発明においては、支持部材が壁または床面に接触したときに関節部をロックするロック機構を備えることが望ましい。これによれば、椅子代りに利用するときに、第２関節部をロックして、着座部材を安定させることができる。

尚、支持部材が壁に接触可能なものである場合には、支持部材が壁に接触したときに、先ず、着座部材の下降量に応じて着座部材の押し上げ力が強くなるように駆動源を制御すると共に、着座部材の下降量に対する着座部材の押し上げ力の変化率を経時的に増加する制御を行い、この変化率が所定値に増加したときにロック機構を作動させることが望ましい。これによれば、利用者の脚の脱力で着座部材が歩行時の高さから下降するのに伴い着座部材の押し上げ力が加速度的に強められて、その後ロック機構が作動することになり、歩行状態から椅子代りの利用状態にスムーズに移行させることができる。

また、支持部材が壁に接触したときに、先ず、着座部材の下降量に応じて着座部材の押し上げ力が強くなるように駆動源を制御し、着座部材の押し上げ力が所定値に増加したときにロック機構を作動させるようにしても良い。

以下、本発明の実施形態の歩行補助装置について説明する。歩行補助装置は、図１及び図２に示す如く、利用者Ｐが跨ぐようにして着座する着座部材１と、着座部材１に連結される左右一対の脚リンク２，２とを備えている。

各脚リンク２は、着座部材１に設けた第１関節部３に連結される第１リンク部材４と、第１リンク部材４の下端に回転式の第２関節部５を介して連結される第２リンク部材６とを備える屈伸自在なリンクで構成される。また、第２リンク部材６の下端には、第３関節部７を介して、利用者Ｐの左右の各足平に装着される接地部材８が連結されている。

各脚リンク２には、更に、第２関節部５用の駆動源９が搭載されている。そして、駆動源９による第２関節部５の回転駆動で各脚リンク２を伸び方向、即ち、着座部材１を押し上げる方向に駆動し、着座部材１の押し上げ力(以下、免荷力という)を発生させるようにしている。各脚リンク２で発生された免荷力は着座部材１を介して利用者Ｐの体幹に伝達される。即ち、免荷力により利用者Ｐの体重の一部が着座部材１を介して脚リンク２，２で支えられ、利用者Ｐの脚に作用する荷重が軽減される。

着座部材１は、利用者Ｐが着座するサドル状のシート部１ａと、シート部１ａを支持する下面の支持フレーム１ｂとで構成される。

また、着座部材１は、各脚リンク２用の第１関節部３を構成する円弧状のガイドレール３ａを備えている。そして、このガイドレール３ａに、各脚リンク２を第１リンク部材４の上端部に固定されるスライダー４ａに軸着した複数のローラ４ｂを介して移動自在に係合させている。かくして、各脚リンク２はガイドレール３ａの曲率中心を中心にして前後方向に揺動することになり、各脚リンク２の前後方向の揺動支点はガイドレール３ａの曲率中心になる。

また、ガイドレール３ａは、着座部材１の支持フレーム１ｂの後端の立上り部に前後方向の支軸３ｂを介して軸支されている。従って、ガイドレール３ａは、着座部材１に横方向に揺動自在に連結される。これにより、各脚リンク２の横方向への揺動が許容されて、利用者Ｐの脚を外転できるようになる。尚、ガイドレール３ａの曲率中心及び支軸３ｂの軸線はシート部１ａより上方に位置する。そのため、利用者Ｐの体重移動で着座部材１が上下左右に大きく傾動することを防止できる。

駆動源９は、各脚リンク２の第１リンク部材４の上端部外側面に取付けた減速機９ａ付きの電動モータで構成されている。そして、減速機９ａの出力軸上の駆動クランクアーム９ｂと、第２リンク部材６に第２関節部５の関節軸５ａと同心に固定した従動クランクアーム６ａとを連結リンク９ｃを介して連結している。これによれば、駆動源９から減速機９ａを介して出力される動力が連結リンク９ｃを介して第２リンク部材６に伝達される。そして、第２リンク部材６が第１リンク部材４に対し関節軸５ａを中心にして揺動して、脚リンク２が屈伸される。

各接地部材８は、靴８ａと、靴８ａに固定した上方にのびる連結部材８ｂとを備えている。そして、この連結部材８ｂに各脚リンク２の第２リンク部材６が３軸構造の第３関節部７を介して連結されている。また、図１に示すように、靴８ａ内に設けられる中敷８ｃの下面に、利用者Ｐの足平の中趾節関節(ＭＰ関節)部分と踵部分とに作用する荷重を検出する前後一対の圧力センサ１０，１０が取付けられている。更に、第３関節部７には２軸の力センサ１１が組み込まれている。また、着座部材１の支持フレーム１ｂには、制御手段たるコントローラ１２が内蔵され、第１リンク部材４には、バッテリ１３が内蔵されている。

上記圧力センサ１０と力センサ１１の検出信号はコントローラ１２に入力される。そして、コントローラ１２は、これらセンサ１０，１１からの信号に基づいて駆動源９を制御して第２関節部５を駆動し、上記免荷力を発生させる歩行アシスト制御を実行する。

ここで、免荷力は、横方向から見て、第１関節部３における脚リンク２の前後方向の揺動支点と、第３関節部７における脚リンク２の前後方向の揺動支点とを結ぶ線(以下、基準線という)上に作用する。そこで、歩行アシスト制御では、基準線上に作用する実際の免荷力(正確には免荷力と着座部材１及び各脚リンク２の重量による力との合力)を力センサ１１で検出される２軸方向の力の検出値に基づいて算出する。また、各接地部材８の圧力センサ１０の検出圧力に基づいて、利用者Ｐの両足平に作用する全荷重に対する各足平の作用荷重の割合を算出する。次に、予め設定される免荷力の設定値に各足平の荷重割合を乗算した値を各脚リンク５で発生すべき体重免荷アシスト力の制御目標値として算出する。そして、力センサ１１の検出値に基づいて算出される実際の免荷力が制御目標値になるように駆動源９を制御する。

ところで、歩行補助装置を装着しての歩行中に休みたくなることがある。そこで、本実施形態では、着座部材１の後部、即ち、支持フレーム１ｂの後端の立上り部に、後方を向く板状の支持部材１４を取り付けている。そして、図４に示す如く、支持部材１４を壁Ｗに接触させるにより、壁Ｗと脚リンク２とで着座部材１を自立可能に支持し、歩行補助装置を椅子代りに利用できるようにしている。尚、支持部材１４の後面には、摩擦材を張り付け、壁Ｗに対し滑りにくくしている。

また、図３に示す如く、第２関節部５をロック可能なロック機構１５を設けている。本実施形態でロック機構１５は、第２リンク６に固定の部材、例えば、従動クランクアーム６ａを挟む、第１リンク部材４に回り止めされた一対のブレーキ板１５ａ，１５ａと、両ブレーキ板１５ａ，１５ａを開閉する直動アクチュエータ１５ｂとで構成されている。尚、ロック機構１５の構造はこれに限定されない。

支持部材１４には、支持部材１４が壁Ｗに接触したときにこれを検出する図示しないマイクロスイッチ等のスイッチが設けられている。コントローラ１２は、図５に示す如く、このスイッチの信号に基づいて支持部材１４が壁１４に接触したか否かを判別し（ＳＴＥＰ２）、壁Ｗに接触するまでは上述した歩行アシスト制御を行う（ＳＴＥＰ１）。

支持部材１４が壁Ｗに接触したときは、先ず、その時点の脚リンク長（ガイドレール３ａの曲率中心から第３関節部７までの距離）を記憶する（ＳＴＥＰ３）。尚、脚リンク長は、駆動源９に設けたエンコーダの信号に基づいて求められる第２関節部５の屈曲角度から幾何学的に算出される。次に、コンプライアンス特性を徐々に硬化させる制御を行う（ＳＴＥＰ４）。具体的には、図６に示す如く、脚リンク長の記憶値Ｌｓと免荷力の設定値Ｆｓとで定まる点を通る、脚リンク長の短縮量（着座部材１の下降量）に応じて免荷力が強くなる線を設定し、この線に沿って免荷力が変化するように駆動源９を制御すると共に、脚リンク長の短縮量に対する免荷力の変化率（硬さ）を経時的に増加する制御を行う。そして、硬さが所定の上限値に達したとき（ＳＴＥＰ５）、ロック機構１５を作動させて、第２関節部５をロックする（ＳＴＥＰ６）。

これによれば、利用者Ｐの脚の脱力で着座部材１が歩行時の高さから下降するのに伴い免荷力が加速度的に強められて、その後ロック機構１５が作動することになる。そのため、歩行状態から椅子代りの利用状態にスムーズに移行させることができる。

支持部材１４が壁Ｗから離脱したときは（ＳＴＥＰ７）、コンプライアンス特性を徐々に軟化させる制御を行う（ＳＴＥＰ８）。そして、硬さが所定の下限値になったとき（ＳＴＥＰ９）、通常の歩行アシスト制御に移行する（ＳＴＥＰ１）。

尚、上記実施形態では、コンプライアンス特性を徐々に硬化させる制御を行い、硬さが所定の上限値に達したところでロック機構１５を作動させるようにしたが、脚リンク長の短縮量に応じて免荷力が強くなるように駆動源９を制御し、免荷力が所定値に増加したところでロック機構１５を作動させるようにしても良い。

次に、図７に示す第２実施形態について説明する。このものでは、着座部材１の後部、即ち、支持フレーム１ｂの後端の立上り部に、斜め後下方にのびる棒状の支持部材１６を取付けている。そして、着座部材１を下降させたとき、支持部材１６が下端の板部１６ａにおいて床面ＦＬに接触するようにしている。

このものでも、脚リンク２と支持部材１６とで着座部材１が自立可能に支持され、歩行補助装置を椅子代りに利用できる。尚、板部１６ａに下面には、摩擦材を貼り付けて、床面ＦＬに対し滑りにくくする。

また、第２実施形態でも、第２関節部５をロックするロック機構１５を設ける。そして、板部１６ａに取付けたスイッチ（図示省略）で床面ＦＬへの接触を検出したときに、ロック機構１５を作動させる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、各脚リンク２が中間に回転式の第２関節部５を有する屈伸自在なリンクで構成されているが、直動式の第２関節部を有する伸縮自在なリンクで脚リンクを構成しても良い。更に、上記実施形態では、第１関節部３を円弧状のガイドレール３ａを有するものに構成して、第１関節部３における各脚リンク２の前後方向の揺動支点を着座部材１のシート部１ａの上方に位置させるようにしているが、第１関節部３の構造はこれに限定されない。例えば、各脚リンク２の上端部を前後方向に揺動自在に軸支する軸を有する単純な構造の関節部で第１関節部３を構成することも可能である。

本発明の第１実施形態の歩行補助装置の側面図。第１実施形態の歩行補助装置の正面図。第１実施形態の歩行補助装置に備えるロック機構を示す斜視図。第１実施形態の歩行補助装置を椅子代りに利用するときの側面図。第１実施形態の歩行補助装置のコンロトーラが行う制御内容を示すフロー図。コンプライアンス特性の硬化と軟化を示すグラフ。第２実施形態の歩行補助装置を椅子代りに利用するときの側面図。

符号の説明

１…着座部材、２…脚リンク、５…第２関節部（脚リンクの中間の関節部）、９…駆動源、１４…支持部材、１５…ロック機構、１６…支持部材。

Claims

利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、着座部材に連結され、中間に関節部を有する脚リンクと、関節部を駆動する駆動源とを備え、駆動源による関節部の駆動で着座部材を押し上げる方向に脚リンクを動作させて、利用者の体重の少なくとも一部を着座部材を介して脚リンクで支えるようにした歩行補助装置であって、
着座部材に、壁または床面に接触可能な支持部材が取付けられ、支持部材を壁または床面に接触させることで椅子代りになることを特徴とする歩行補助装置。
前記支持部材が壁または床面に接触したときに前記関節部をロックするロック機構を備えることを特徴とする請求項１記載の歩行補助装置。
請求項２記載の歩行補助装置であって、前記支持部材が壁に接触可能であるものにおいて、
支持部材が壁に接触したときに、先ず、前記着座部材の下降量に応じて着座部材の押し上げ力が強くなるように前記駆動源を制御すると共に、着座部材の下降量に対する着座部材の押し上げ力の変化率を経時的に増加する制御を行い、この変化率が所定値に増加したときに前記ロック機構を作動させることを特徴とする歩行補助装置。
請求項２記載の歩行補助装置であって、前記支持部材が壁に接触可能であるものにおいて、
支持部材が壁に接触したときに、先ず、前記着座部材の下降量に応じて着座部材の押し上げ力が強くなるように前記駆動源を制御し、着座部材の押し上げ力が所定値に増加したときに前記ロック機構を作動させることを特徴とする歩行補助装置。