JP2010099418A - Device, method and program for walking pattern generation - Google Patents

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Masaru Hoshino
優 星野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for walking pattern generation to perform a rehabilitation suitable for a gonarthrosis patient, for example, and confirming the effect, and to provide a method and a program for walking pattern generation. <P>SOLUTION: The walking pattern is extracted based on data indicating the time-series change of knee joint bending angles in both legs, which is obtained by analyzing the respective animations of right leg side surface and left leg side surface photographed by a camera when a person walks, and data indicating the time-series change of centroid positions in the both legs, based on the change of pressure in foot soles, which is detected by a foot sole sensor in the case of photographing the right and left leg side surfaces. The extracted walking pattern is displayed on a screen. When the displayed walking pattern is corrected in response to an operation indication from a user, the new walking pattern is generated and, then, transmitted to a walking assist device. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、変形性膝関節症の患者等における歩行運動、屈伸動作、リハビリテーション等の補助に使用するための歩行アシストシステム等に関する。   The present invention relates to a walking assist system and the like for use in assisting walking motion, bending / extension motion, rehabilitation and the like in patients with knee osteoarthritis.

高齢化に伴い、体力の低下や筋力の衰え、とりわけ膝関節周りの運動能力の低下は顕著に現れるが、高齢者の膝疾患で代表的なものとして変形性膝関節症が知られている。変形性膝関節症は、膝関節の軟骨がすり減り、骨に直接負担がかかるようになるため、膝がはれたり水がたまったりして痛むようになる病気で、最終的には歩行不可の要介護状態に陥るものである。これを治療するには人工膝関節などの大掛かりな手術が必要となるのが現状である。しかし、症状が比較的軽度のうちは、筋力増強のリハビリテーションが非常に有効とされ、症状の進行を抑えることにより、介護予防に繋がる。   With the aging of the population, a decrease in physical strength and a decline in muscle strength, particularly a decrease in the ability to exercise around the knee joint, remarkably appear, but osteoarthritis is known as a representative example of knee disease in the elderly. Osteoarthritis is a disease in which the cartilage of the knee joint wears down and the bones are directly burdened, so that the knees come off and the water accumulates and hurts. It falls into the care state. In order to treat this, a large-scale operation such as an artificial knee joint is required. However, when the symptoms are relatively mild, rehabilitation for strengthening muscles is very effective, and it leads to care prevention by suppressing the progression of the symptoms.

近年、下肢の筋力の衰えた使用者の歩行等の運動を補助することにより、その運動を促進して筋力低下の抑制や歩容形態の矯正を図ることが可能な歩行補助装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−301124号公報
In recent years, a walking assist device has been proposed that can assist a user with reduced muscle strength in the lower limbs, such as walking, to promote the exercise to suppress muscle weakness and correct the gait form. (For example, refer to Patent Document 1).
JP 2002-301124 A

しかしながら、従来の歩行補助装置は、例えば変形性膝関節症の患者の歩行パターンを診断した上で、その患者に合ったリハビリテーションの遂行、及びその効果確認には不向きである。   However, the conventional walking assistance device is not suitable for performing rehabilitation suitable for the patient and confirming the effect after diagnosing the walking pattern of the patient with knee osteoarthritis, for example.

そこで、本発明は、例えば変形性膝関節症の患者に合ったリハビリテーションの遂行、及びその効果確認を行うことが可能な歩行パターン生成装置、歩行パターン生成方法、及び歩行パターン生成プログラムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a walking pattern generation device, a walking pattern generation method, and a walking pattern generation program capable of performing rehabilitation suitable for a patient with knee osteoarthritis and confirming the effect thereof. With the goal.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成する歩行パターン生成装置であって、カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出する歩行パターン抽出手段と、前記抽出された歩行パターンを画面上に表示させる歩行パターン表示手段と、ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成する歩行パターン生成手段と、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信する歩行パターン送信手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is directed to a link mechanism portion for bending and extending a knee joint, a drive motor for operating the link mechanism portion, and a drive signal corresponding to a walking pattern. A walking pattern generation device that generates the walking pattern used by a walking assist device that controls driving of the drive motor based on the right foot side surface during walking of a person photographed by a camera Data showing the time-series changes in knee joint flexion angle obtained by analyzing moving images of the left and right foot sides, and detected by the sole sensor during imaging of the right and left foot sides. Walking pattern extraction means for extracting a walking pattern based on data indicating a time-series change in the center of gravity position of both feet based on a change in pressure at the sole, and the extraction A walking pattern display unit that displays the walking pattern displayed on the screen, a walking pattern generation unit that generates a new walking pattern by correcting the displayed walking pattern according to an operation instruction from a user, and the generation Walking pattern transmitting means for transmitting the walking pattern transmitted to the walking assistance device.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の歩行パターン生成装置において、前記歩行パターン生成手段は、前記歩行パターンを一定期間毎に段階的に修正することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the walking pattern generation device according to the first aspect, the walking pattern generation means corrects the walking pattern step by step for each predetermined period.

請求項3に記載の発明は、膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成する歩行パターン生成方法であって、コンピュータが、カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出するステップと、前記コンピュータが、前記抽出された歩行パターンを画面上に表示するステップと、前記コンピュータが、ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成するステップと、前記コンピュータが、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信するステップと、を含むことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a link mechanism portion for bending and extending the knee joint, a drive motor for operating the link mechanism portion, and a drive signal based on a drive signal corresponding to a walking pattern. A walking pattern generation method for generating the walking pattern used by a walking assist device comprising: a drive control means for controlling driving, wherein the computer captures a right foot side surface and a left foot side surface during walking of a person photographed by a camera. Data showing the time-series changes in knee joint flexion angles of both feet obtained by analyzing each moving image, and the sole pressure detected by the sole sensor during the imaging of the right and left foot sides A step of extracting a walking pattern based on data indicating a time-series change in the center of gravity position of both feet based on the change of the foot, and the computer Displaying the displayed walking pattern on a screen, generating a new walking pattern by correcting the displayed walking pattern according to an operation instruction from a user, and the computer, Transmitting the generated walking pattern to the walking assistance device.

請求項4に記載の歩行パターン生成プログラムの発明は、膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成するコンピュータを、カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出する歩行パターン抽出手段、前記抽出された歩行パターンを画面上に表示させる歩行パターン表示手段、ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成する歩行パターン生成手段、及び、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信する歩行パターン送信手段ととして機能させることを特徴とする。   The invention of the walking pattern generation program according to claim 4 is based on a link mechanism section for bending and extending the knee joint, a drive motor for operating the link mechanism section, and a drive signal corresponding to the walking pattern. A computer that generates the walking pattern used by a walking assist device that includes a drive control unit that controls driving of the drive motor, and a moving image of a right foot side and a left foot side during walking of a person photographed by a camera. Data showing the time-series changes in the knee joint flexion angle of both legs obtained by analyzing each of the legs, and changes in the pressure of the sole detected by the sole sensor during the photographing of the right and left foot sides. A gait pattern extracting means for extracting a gait pattern based on data indicating a time-series change in the center of gravity position of both legs based on the gait pattern, Gait pattern display means for displaying an image on the screen, gait pattern generation means for generating a new gait pattern by correcting the displayed gait pattern according to an operation instruction from the user, and the generated It is made to function as a walking pattern transmission means which transmits a walking pattern with respect to the said walking assistance apparatus.

本発明によれば、カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出し、抽出された歩行パターンを画面上に表示させ、ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成し、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信するように構成したので、例えば変形性膝関節症の患者に合ったリハビリテーションの遂行、及びその効果確認を行うことができる。   According to the present invention, data indicating changes in knee joint flexion angles in time series of both feet obtained by analyzing moving images of the right foot side and the left foot side during walking of a person photographed by a camera; Extracting a walking pattern based on data indicating a time-series change in the center of gravity position of both feet based on a change in the pressure of the sole detected by the sole sensor during photographing of the right foot side and the left foot side, The extracted walking pattern is displayed on the screen, a new walking pattern is generated by correcting the displayed walking pattern according to an operation instruction from a user, and the generated walking pattern is used as the walking assist device. For example, it is possible to perform rehabilitation suitable for a patient with knee osteoarthritis and to confirm the effect thereof.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、歩行アシストシステムに対して本発明を適用した場合の実施形態である。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, embodiment described below is embodiment at the time of applying this invention with respect to a walk assist system.

[1. 歩行アシストシステムの構成及び機能等]
先ず、図1を参照して、本実施形態における歩行アシストシステムSの構成及び機能等について説明する。
[1. Configuration and functions of walking assist system]
First, with reference to FIG. 1, a structure, a function, etc. of the walk assist system S in this embodiment are demonstrated.

図1は、歩行アシストシステムSの概要構成例を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration example of the walking assist system S. As illustrated in FIG.

図1に示すように、歩行アシストシステムSは、歩行状態計測装置AP1と、モーションプランニング装置AP2(歩行パターン生成装置の一例)と、歩行状態統合データベースDBと、を含んで構成されており、これらは、例えばLAN等により電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, the walking assist system S includes a walking state measuring device AP1, a motion planning device AP2 (an example of a walking pattern generation device), and a walking state integrated database DB. Are electrically connected by, for example, a LAN or the like.

歩行状態計測装置AP1は、例えば汎用のパーソナルコンピュータからなり、予めインストールされているアプリケーションプログラムの実行により、ユーザからの操作指示にしたがって、患者の歩行時における両足の膝関節の屈曲角度の変化、及び両足の重心位置の変化の測定を行うようになっている。   The walking state measuring device AP1 is composed of, for example, a general-purpose personal computer, and changes in the flexion angles of the knee joints of both feet during walking of the patient according to an operation instruction from the user by executing a preinstalled application program, and Changes in the center of gravity of both feet are measured.

両足の膝関節の屈曲角度は、患者の歩行時の足部(右足側面と左足側面)がカメラにより撮影され、その動画像を解析することにより計算される。   The knee joint flexion angle of both feet is calculated by analyzing a moving image obtained by photographing a foot portion (right foot side surface and left foot side surface) of a patient while walking.

具体的には、先ず、当該撮影前に、患者の足部の例えば図2に示す4箇所にマーカ(動画像解析において画像中から抽出可能な目印)が貼り付けられる。なお、当該4つのマーカは右足側面と左足側面の夫々貼り付けられる。   Specifically, first, markers (marks that can be extracted from an image in moving image analysis) are pasted at, for example, four positions shown in FIG. The four markers are attached to the right foot side and the left foot side, respectively.

次に、患者が所定時間(例えば、ユーザにより指定された2秒間)歩行している際の足部がカメラにより撮影され、撮影された動画像のデータがカメラから通信ケーブルK1を介して歩行状態計測装置AP1に取り込まれる。なお、カメラによる撮影は、右足側面と左足側面とが別々に行われる。   Next, when the patient is walking for a predetermined time (for example, 2 seconds specified by the user), the foot is photographed by the camera, and the captured moving image data is in the walking state from the camera via the communication cable K1. It is taken into the measuring device AP1. Note that the right foot side and the left foot side are separately photographed by the camera.

次に、歩行状態計測装置AP1は、取り込まれた動画像の解析において、上記画像中にある4つのマーカを抽出し、図2に示すように、マーカMaとマーカMbを結ぶ直線と水平線との間の角度θ1と、マーカMcとマーカMdを結ぶ直線と水平線との間の角度θ2とを例えば0.1秒毎に算出し、更に、膝関節の屈曲角度を算出(屈曲角度θ=θ1+θ2)し、時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータとして記憶する。なお、動画像解析による屈曲角度の計算は、右足側面と左足側面とが別々に行われる。また、時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータは、右足側面と左足側面の夫々について得られるが、双方の変化はこの時点では互いに同期がとられていない。   Next, the walking state measuring device AP1 extracts four markers in the image in the analysis of the captured moving image, and, as shown in FIG. 2, the straight line connecting the marker Ma and the marker Mb and the horizontal line are extracted. And the angle θ2 between the straight line connecting the marker Mc and the marker Md and the horizontal line are calculated every 0.1 seconds, for example, and the knee joint flexion angle is calculated (flexion angle θ = θ1 + θ2). Then, it is stored as data indicating the change in the flexion angle of the knee joint in time series. The calculation of the bending angle by moving image analysis is performed separately for the right foot side and the left foot side. Further, data indicating changes in the knee joint flexion angle in time series are obtained for each of the right foot side and the left foot side, but these changes are not synchronized with each other at this time.

一方、両足の重心位置は、上記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力変化に基づいて計算される。   On the other hand, the position of the center of gravity of both feet is calculated based on the pressure change of the sole detected by the sole sensor during the photographing of the right foot side and the left foot side.

具体的には、上記撮影前に、患者の足裏の例えば図3に示す4箇所の圧力を検出可能な圧力センサ付シューズ(つまり、当該シューズの足底の4箇所に足底センサが設けられている)を当該患者が右足と左足に履く。なお、図3の例は、右足の足底における足底センサの位置を示しており、当該足裏の中心座標(x,y)を(0,0)としたとき、各足底センサSa,Sb,Sc,Sdは、図示の座標に位置する。   Specifically, shoes with pressure sensors that can detect, for example, the four pressures shown in FIG. 3 on the sole of the patient's sole (that is, the sole sensors are provided at the four soles of the shoe before the photographing). The patient wears on the right and left feet. The example of FIG. 3 shows the position of the sole sensor in the sole of the right foot. When the center coordinates (x, y) of the sole is (0, 0), each sole sensor Sa, Sb, Sc, and Sd are located at the illustrated coordinates.

次に、患者が上記所定時間歩行している際に各足底センサ(左足の4つの足底センサと、左足の4つの足底センサ)により検出された圧力のデータが各足底センサから例えば0.1秒毎に通信ケーブルK2,K3を介して歩行状態計測装置AP1に取り込まれる。なお、各足底センサからの圧力のデータは、X成分の値と、Y成分の値とに別れている。   Next, when the patient is walking for the predetermined time, data of pressures detected by the sole sensors (four sole sensors for the left foot and four sole sensors for the left foot) are obtained from the sole sensors, for example. It is taken into the walking state measuring device AP1 via the communication cables K2, K3 every 0.1 second. Note that the pressure data from each sole sensor is divided into an X component value and a Y component value.

次に、歩行状態計測装置AP1は、取り込まれた各時点(例えば0.1秒毎)の圧力のデータを、重心位置を算出するための計算式(例えば、下記(1)式)に代入(右足の足底センサからの圧力のデータと、左足の足底センサからの圧力のデータと、が別々に当該計算式に代入される)し、右足の重心位置と、左足の重心位置を夫々例えば0.1秒毎に算出し、右足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、左足の時系列的な重心位置の変化を示すデータとして記憶する。

Figure 2010099418
Next, the walking state measuring device AP1 substitutes the taken pressure data at each time point (for example, every 0.1 second) into a calculation formula (for example, the following formula (1)) for calculating the center of gravity position ( The pressure data from the right foot sole sensor and the pressure data from the left foot sole sensor are separately substituted into the calculation formula), and the center of gravity position of the right foot and the center of gravity of the left foot are respectively It is calculated every 0.1 seconds, and is stored as data indicating a time-series change in the center of gravity position of the right foot and data indicating a change in center-of-gravity position of the left foot.
Figure 2010099418

この(1)式は、ある時点における右足の重心位置(X,Y)を算出するための計算式(左足の重心位置(X,Y)を算出するための計算式についても、係数が違えども式構成は同じ)であり、Sxaは足底センサSaからのx成分の値を、Syaは足底センサSaからのy成分の値を夫々示す(足底センサSb,Sc,Sdについても同様)。また、Xaは足底センサSaの足底における位置のx座標を、Yaは足底センサSaの足底における位置のy座標を夫々示す(足底センサSb,Sc,Sdについても同様)。   This equation (1) is a calculation formula for calculating the center of gravity position (X, Y) of the right foot at a certain point in time (the calculation formula for calculating the center of gravity position (X, Y) of the left foot also has different coefficients). Sxa indicates the value of the x component from the sole sensor Sa, and Sya indicates the value of the y component from the sole sensor Sa (the same applies to the sole sensors Sb, Sc, and Sd). . Xa represents the x coordinate of the position of the sole sensor Sa on the sole, and Ya represents the y coordinate of the position of the sole sensor Sa on the sole (the same applies to the sole sensors Sb, Sc, Sd).

なお、右足の時系列的な重心位置と左足の時系列的な重心位置は、同時に測定しているので、互いに同期がとれており、更に、これらのデータは、右足側面撮影中と、左足側面撮影中の夫々について得られる。また、右足側面撮影により得られた上記時系列的な右足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化と、は同期がとれている。また、左足側面撮影により得られた上記時系列的な左足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化と、は同期がとれている。   Note that the time series center of gravity position of the right foot and the time series center of gravity position of the left foot are measured at the same time, so they are synchronized with each other. Obtained for each shooting. In addition, the time-series change in the flexion angle of the right foot knee joint obtained by right foot side photographing and the time-series change in the center of gravity of the right foot and left foot obtained during the photographing are synchronized. Yes. In addition, the time-series change in the flexion angle of the left foot knee joint obtained by the left foot side photographing and the time-series change in the center of gravity of the right foot and the left foot obtained during the photographing are synchronized. Yes.

これらの同期がとれているデータを表に2次元の表にプロットして表すと図4に示すとおりとなる。   When these synchronized data are plotted in a two-dimensional table, they are as shown in FIG.

図4(a)は、右足側面撮影により得られた時系列的な右足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示している。また、図4(b)は、左足側面撮影により得られた時系列的な左足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示している。   FIG. 4 (a) shows a time-series change in the flexion angle of the right foot knee joint obtained by right foot side photographing and a time-series change in the center of gravity position of the right foot and left foot obtained during the photographing. Yes. FIG. 4B shows a time-series change in the flexion angle of the left foot knee joint obtained by the left foot side photographing and a time-series change in the center-of-gravity position of the right foot and the left foot obtained during the photographing. Show.

以上のように得られた時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータ、及び時系列的な重心位置の変化を示すデータは、歩行状態統合データベースDBに送られ登録される。   The data indicating the time-series change in the knee joint flexion angle and the data indicating the time-series change in the center-of-gravity position obtained as described above are sent and registered in the walking state integrated database DB.

次に、モーションプランニング装置AP2は、例えば汎用のパーソナルコンピュータからなり、予めインストールされているアプリケーションプログラム(本発明の歩行パターン生成プログラムを含み、本発明における歩行パターン抽出手段、歩行パターン表示手段、歩行パターン生成手段、及び歩行パターン送信手段を構成する)の実行(CPUによる)により、ユーザからの操作指示にしたがって、時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータ、及び時系列的な重心位置の変化を示すデータに基づいて、患者の歩行パターンの抽出及び修正等を行うようになっている。   Next, the motion planning device AP2 is composed of, for example, a general-purpose personal computer, and is a preinstalled application program (including the walking pattern generation program of the present invention, the walking pattern extraction means, the walking pattern display means, the walking pattern in the present invention). Data indicating the time-series change in knee joint flexion angle and time-series center-of-gravity position in accordance with an operation instruction from the user by execution (by the CPU) of the generation means and the walking pattern transmission means) Extraction and correction of the patient's gait pattern is performed based on the data indicating the change of the patient.

具体的には、モーションプランニング装置AP2は、歩行状態統合データベースDBから、時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータ、及び時系列的な重心位置の変化を示すデータを取得し、図5に示すように、右足側面撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示す曲線の一部(例えば、右足の重心位置の頂点P1付近)と、左足側面撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示す曲線の一部(例えば、右足の重心位置の頂点P2付近)と、を一致させることにより、右足膝関節の屈曲角度の変化と、左足膝関節の屈曲角度の変化と、を同期させて、一歩分に対応する(例えば、右足の重心位置の頂点間D)右足膝関節の屈曲角度の変化を示す曲線と左足膝関節の屈曲角度の変化を示す曲線を、一歩分の歩行パターンとして抽出し(切り出し)、その歩行パターンのデータを記憶する。なお、歩行パターンの抽出は、歩行状態計測装置AP1により行われるようにしても良い。   Specifically, the motion planning device AP2 acquires data indicating changes in the flexion angle of the knee joint in time series and data indicating changes in the center of gravity position in time series from the walking state integrated database DB. As shown in FIG. 5, a part of the curve indicating the time-series change in the center of gravity position of the right foot and the left foot obtained during right foot side photographing (for example, near the vertex P1 of the center of gravity position of the right foot), and during left foot side photographing. Change of the flexion angle of the right foot knee joint by matching a part of the curve showing the time-series change in the center of gravity position of the right foot and the left foot obtained in (for example, near the vertex P2 of the center of gravity position of the right foot). And the change in the flexion angle of the left leg knee joint, corresponding to one step (for example, between the vertices of the center of gravity of the right leg D) and the curve indicating the change in the flexion angle of the right leg knee joint and the left leg knee joint A curve showing the change in bending angle is Extracted as minute walking pattern (cut), and stores the data of the walking pattern. The extraction of the walking pattern may be performed by the walking state measuring device AP1.

図5に示す歩行パターンにおいて、区間K1は右足の立脚期(足が地面に接している)かつ左足の遊脚期であり、区間K2は右足の遊脚期(足が地面から離れている)かつ左足の立脚期である。ところで、図5に示す例は、変形性膝関節症の患者の歩行パターンを示しており、右足の膝関節の屈曲角度は、左足の膝関節屈曲角度に比べて小さくなっている。すなわち、右足の膝が左足の膝に比べて屈曲しないことが分かる。   In the walking pattern shown in FIG. 5, the section K1 is the right leg standing phase (foot is in contact with the ground) and the left leg swing leg period, and the section K2 is the right leg swing leg period (the foot is away from the ground). And it is the stance phase of the left foot. Incidentally, the example shown in FIG. 5 shows a walking pattern of a patient with osteoarthritis of the knee, and the bending angle of the knee joint of the right foot is smaller than the bending angle of the knee joint of the left foot. That is, it can be seen that the knee of the right foot does not bend compared to the knee of the left foot.

そして、モーションプランニング装置AP2は、上述したように抽出した歩行パターンをディスプレイ上に表示する。   Then, the motion planning device AP2 displays the walking pattern extracted as described above on the display.

図6は、上記抽出された歩行パターンを表示するユーザインターフェイス画面例を示す図である。このようなユーザインターフェイス画面には、上記抽出された歩行パターンと共に、各種操作ボタンが表示されている。なお、この例では、歩行パターンは、右足と左足とで別々の領域に表示されているが、同じ領域に重ねて表示するように構成しても良い。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a user interface screen that displays the extracted walking pattern. On such a user interface screen, various operation buttons are displayed together with the extracted walking pattern. In this example, the walking pattern is displayed in separate areas for the right foot and the left foot. However, the walking pattern may be displayed so as to overlap the same area.

ユーザ(例えば、医師)は、このようなユーザインターフェイス画面を見ながら、医学的見地から患者の歩行パターンの診断し、例えばマウスを操作して、患者の歩行パターンをリハビリテーション用に修正することができる。例えば医師はマウスを操作して、図6(a)に示す右足の歩行パターンの曲線の一部にポインタPを合わせてドラッグしつつ当該ポインタPを、図6(a)の黒矢印で示すように屈曲角度が上がる方向に移動させることにより、当該歩行パターンを、図6(b)に示すように正常な歩行パターン(これは、例えば正常な左足の歩行パターンに合わせる)に近づくように修正する。つまり、ユーザからの操作指示にしたがって表示されている歩行パターンが修正されることにより新たな歩行パターンが生成される。このような修正を経て生成された歩行パターンのデータは、患者の脚に装着される歩行補助装置(後述)に送信されてリハビリテーション用として用いられることになる。   A user (for example, a doctor) can diagnose a patient's gait pattern from a medical point of view while viewing such a user interface screen, and can operate the mouse, for example, to correct the patient's gait pattern for rehabilitation. . For example, the doctor operates the mouse to move the pointer P to a part of the curve of the walking pattern of the right foot shown in FIG. 6A and drag the pointer P as indicated by the black arrow in FIG. The walking pattern is corrected so that the walking pattern approaches a normal walking pattern (for example, to match a normal left foot walking pattern) as shown in FIG. 6B. . That is, a new walking pattern is generated by correcting the displayed walking pattern in accordance with an operation instruction from the user. The data of the walking pattern generated through such correction is transmitted to a walking assist device (described later) attached to the patient's leg and used for rehabilitation.

ただし、上記抽出された患者の歩行パターンを、いきなり正常な歩行パターンと一致させることは、患者に負担を与えることになりかねないので、例えば一定期間毎に患者の歩行パターンを抽出してはユーザインターフェイス画面に表示させ、医師がリハビリテーションの効果(進捗度)を確認しつつ、図7に示す(a)〜(b)に示すように段階的に修正してその歩行パターンのデータを歩行補助装置に使用させることが望ましい。   However, suddenly matching the extracted walking pattern of the patient with the normal walking pattern may impose a burden on the patient. Therefore, for example, by extracting the walking pattern of the patient at regular intervals, the user While displaying on the interface screen, the doctor confirms the rehabilitation effect (degree of progress) and corrects the data step by step as shown in FIGS. It is desirable to let them be used.

なお、歩行パターンの修正においては、膝関節の屈曲角度を上げることの他にも、例えば図7に示すように、時間軸方向に歩行パターンの曲線を延ばすように修正しても良い。   In the correction of the walking pattern, in addition to increasing the knee joint bending angle, for example, as shown in FIG. 7, the walking pattern curve may be extended in the time axis direction.

[2. 歩行補助装置の構成及び機能等]
次に、図8乃至図10等を参照して、歩行補助装置の構成及び機能等について説明する。
[2. Configuration and functions of walking assist devices]
Next, with reference to FIG. 8 thru | or FIG. 10, etc., a structure, a function, etc. of a walk assistance apparatus are demonstrated.

図8は患者に歩行補助装置を装着した際の状態図、図9は患者の両足に駆動ユニットを装着した際の状態図、図10は歩行補助装置の構成図である。   FIG. 8 is a state diagram when the walking assist device is mounted on the patient, FIG. 9 is a state diagram when the drive unit is mounted on both feet of the patient, and FIG. 10 is a configuration diagram of the walking assist device.

本実施形態における歩行補助装置Hは、図8及び図9に示すように、患者の両足にマジックテープ(登録商標)やバンドなどの固定具6によってそれぞれ取り付けられる一対の駆動ユニット10を備えている。   As shown in FIGS. 8 and 9, the walking assist device H according to the present embodiment includes a pair of drive units 10 that are respectively attached to both feet of a patient by a fixture 6 such as a magic tape (registered trademark) or a band. .

駆動ユニット10には、図8に示すように、患者の膝部5の関節部分に取り付けられ、膝関節を屈曲及び伸展させるリンク機構部3が取り付けられている。   As shown in FIG. 8, the drive unit 10 is attached with a link mechanism portion 3 that is attached to the joint portion of the patient's knee portion 5 and that flexes and extends the knee joint.

リンク機構部3は、図8に示すように、例えば、患者の大腿部に巻きつけられる上部脚当て4の側面に取り付けられる第一リンク3aと、患者の下腿部に巻きつけられる下部脚当て7の側面に取り付けられる第二リンク3bと、駆動ユニット10から動力を得て前記第一リンク3aに対して第二リンク3bを前後方向に揺動させる第三リンク3cと、を含んで構成される。   As shown in FIG. 8, the link mechanism unit 3 includes, for example, a first link 3a attached to a side surface of the upper leg rest 4 wound around the patient's thigh and a lower leg wound around the patient's lower leg. A second link 3b attached to the side surface of the abutment 7, and a third link 3c that obtains power from the drive unit 10 and swings the second link 3b in the front-rear direction with respect to the first link 3a. Is done.

第一リンク3aは、患者の腰部側から膝部5側に延びるように取り付けられ、第二リンク3bは患者の膝部5側から足の先端(地面)側に延びるように取り付けられており、第一リンク3aと第二リンク3bは患者の膝部5近傍で回動可能に連結されている。また、第三リンク3cの端部が、第二リンク3bの中央近傍に連結されている。   The first link 3a is attached so as to extend from the patient's waist side to the knee 5 side, and the second link 3b is attached so as to extend from the patient's knee 5 side to the tip (ground) side of the foot, The 1st link 3a and the 2nd link 3b are connected so that rotation in the patient's knee part 5 vicinity is possible. Moreover, the edge part of the 3rd link 3c is connected with the center vicinity of the 2nd link 3b.

上部脚当て4及び下部脚当て7は、図示しないが、夫々が一対の脚当て部材を含んで構成されており、当該脚当て部材は、患者の大腿部及び下腿部の周囲を覆うように配置され、固定具6によって着脱可能に取り付けられる。   Although not shown, each of the upper leg rest 4 and the lower leg rest 7 is configured to include a pair of leg rest members, and the leg rest members cover the thigh and lower leg portions of the patient. And is detachably attached by the fixture 6.

また、前記上部及び下部脚当て4、7は、例えば、PP樹脂などを成形して形成されており、患者の大腿部と接する部分には、伸縮自在のスポンジ部材などが取り付けられている。   The upper and lower leg rests 4 and 7 are formed by molding, for example, PP resin, and a stretchable sponge member or the like is attached to a portion in contact with the patient's thigh.

また、図9に示すように、両足にそれぞれ取り付けられる左足用の駆動ユニット11及び右足用の駆動ユニット12には、当該駆動ユニット11、12間でデータ通信するための通信ユニット20が着脱可能に取り付けられる。当該通信ユニット20は、ケーブル21と、そのケーブル21の途中に配置される通信用の基板や電池などが収容された中継ボックス22と、を備え、ベルト23などの固定具によって患者の腰に取り付けられる。   Further, as shown in FIG. 9, a communication unit 20 for data communication between the drive units 11 and 12 can be attached to and detached from the drive unit 11 for the left foot and the drive unit 12 for the right foot respectively attached to both feet. It is attached. The communication unit 20 includes a cable 21 and a relay box 22 that accommodates a communication board or a battery disposed in the middle of the cable 21, and is attached to a patient's waist by a fixing tool such as a belt 23. It is done.

また、通信ユニット20は、ケーブル21の両端に非接触でデータを通信可能な通信端子を備えた通信ヘッド25を備えている。一方、駆動ユニット10の筐体10aには、当該通信ヘッド25を挿入可能な孔部10bを有しており、孔部10bに対して当該通信ヘッド25を着脱可能になっている。   In addition, the communication unit 20 includes a communication head 25 including communication terminals that can communicate data without contact at both ends of the cable 21. On the other hand, the housing 10a of the drive unit 10 has a hole 10b into which the communication head 25 can be inserted, and the communication head 25 can be attached to and detached from the hole 10b.

一方、駆動ユニット10は、図10に示すように、電力を受電又は所定のデータを通信可能な通信ヘッド14を筐体10aの内部に備えている。そして、駆動ユニット10の筐体10aに有する孔部10bには、通信ヘッド14が挿入されて、非接触で電気的に接続され、データ通信可能となっている。   On the other hand, as shown in FIG. 10, the drive unit 10 includes a communication head 14 capable of receiving power or communicating predetermined data inside the housing 10 a. And the communication head 14 is inserted in the hole 10b which the housing | casing 10a of the drive unit 10 has, is electrically connected without contact, and data communication is possible.

また、駆動ユニット10は、図10に示すように、リンク機構部3を駆動する駆動部17と、前記駆動部17に電気を供給する蓄電池18と、を備え、両足に取り付けられる左右足用駆動ユニット11、12のどちらか一方には、モーションプランニング装置AP2により生成された歩行パターンのデータを記憶する記憶部15と、患者が操作する操作部16と、電気的に制御が必要な各部を統括的に制御する制御部19を備えている。なお、操作部16は、患者によって操作されるものであって、スタートボタンなどを備えている。   As shown in FIG. 10, the drive unit 10 includes a drive unit 17 that drives the link mechanism unit 3 and a storage battery 18 that supplies electricity to the drive unit 17. Either one of the units 11 and 12 controls the storage unit 15 that stores the walking pattern data generated by the motion planning device AP2, the operation unit 16 that is operated by the patient, and each unit that needs to be electrically controlled. The control part 19 which controls automatically is provided. The operation unit 16 is operated by a patient and includes a start button and the like.

駆動部17は、図示しないが、回転機構を有する駆動モータ(DCモータ)と、当該駆動モータを所定の回転方向及び速度で駆動制御する駆動制御部と、を含んで構成されている。また、図示しないが、駆動モータは、回転軸が所定の歯車群を含んで構成されるギアボックスを介して第三リンク3cと接続されている。そして、駆動モータの回転軸が回転することによって得られる回転駆動力が前記歯車群を介して直線運動に変換されて第三リンク3cに伝達され、その駆動力が第二リンク3bに伝達されるようになっている。そして、第二リンク3bが、DCモータの回転方向によって第一リンク3aに対して前後方向に揺動され、患者の膝部5における関節の動きを補助し、患者の歩行を補助する。   Although not shown, the drive unit 17 includes a drive motor (DC motor) having a rotation mechanism and a drive control unit that drives and controls the drive motor at a predetermined rotation direction and speed. Although not shown, the drive motor is connected to the third link 3c via a gear box whose rotation shaft includes a predetermined gear group. Then, the rotational driving force obtained by rotating the rotating shaft of the driving motor is converted into a linear motion via the gear group and transmitted to the third link 3c, and the driving force is transmitted to the second link 3b. It is like that. And the 2nd link 3b is rock | fluctuated to the front-back direction with respect to the 1st link 3a with the rotation direction of DC motor, assists the movement of the joint in a patient's knee part 5, and assists a patient's walk.

制御部19は、演算機能を有するCPU(Central Processing Unit)、作業用RAM、及び各種データやプログラムを記憶するROM等を備えて構成されており、当該CPUが、例えばROMに記憶された各種プログラムを実行することにより、複数の駆動ユニットの双方、及び各部を制御するとともに歩行補助装置H全体を統括制御する。   The control unit 19 includes a CPU (Central Processing Unit) having a calculation function, a working RAM, a ROM that stores various data and programs, and the CPU stores various programs stored in the ROM, for example. By executing this, both the plurality of drive units and each part are controlled, and the entire walking assist device H is controlled overall.

より具体的には、制御部19は、モーションプランニング装置AP2との間で通信ケーブル(図示せず)を介して通信可能になっており、モーションプランニング装置AP2から通信ケーブルを通じて送信された歩行パターンのデータを受信して記憶部15に記憶する。そして、制御部19は、患者による操作部16の操作(スタートボタンの押下)によって駆動モータを起動する起動要求を受け付け、記憶部15に記憶されている歩行パターンのデータを読み出し、当該歩行パターンのデータに基づいて駆動モータの回転方向、回転速度など当該駆動モータを駆動制御するための駆動信号Shを生成して、当該駆動信号Shを駆動部17に出力する(なお、歩行パターンのデータは一歩分であるため、一歩分の駆動信号が繰り返し出力される)。具体的には、制御部19は、歩行パターンにおける各時点の屈曲角度を微分して膝関節の角速度を算出し、当該角速度で駆動モータを回転させる駆動信号Shを生成する。   More specifically, the control unit 19 can communicate with the motion planning device AP2 via a communication cable (not shown), and the walking pattern transmitted from the motion planning device AP2 via the communication cable is transmitted. Data is received and stored in the storage unit 15. And the control part 19 receives the starting request | requirement which starts a drive motor by operation (pressing a start button) of the operation part 16 by a patient, reads the data of the walking pattern memorize | stored in the memory | storage part 15, and reads the said walking pattern of the said walking pattern. Based on the data, a drive signal Sh for driving and controlling the drive motor such as a rotation direction and a rotation speed of the drive motor is generated, and the drive signal Sh is output to the drive unit 17 (note that the walking pattern data is one step). Since this is the minute, the driving signal for one step is repeatedly output). Specifically, the control unit 19 calculates the angular velocity of the knee joint by differentiating the bending angle at each time point in the walking pattern, and generates a drive signal Sh that rotates the drive motor at the angular velocity.

図11(a)は、患者に歩行させる歩行パターン(左足のみ)の一例を示し、図11(b)は、図11(a)に示す歩行パターンにおける各時点の屈曲角度を微分して得た角速度の曲線の一例を示し、図11(c)は、図11(a)に示す角速度及び方向で駆動モータを駆動させるための駆動信号の一例を示している。このように図11(c)に示す駆動信号は、図11(a)に示す歩行パターンに関連付けられている。かかる駆動信号により、駆動モータが駆動制御され、リンク機構部3が動作することになる。   Fig.11 (a) shows an example of the walking pattern (only the left foot) which makes a patient walk, FIG.11 (b) obtained by differentiating the bending angle of each time in the walking pattern shown in Fig.11 (a). An example of an angular velocity curve is shown, and FIG. 11C shows an example of a drive signal for driving the drive motor at the angular velocity and direction shown in FIG. Thus, the drive signal shown in FIG. 11C is associated with the walking pattern shown in FIG. The drive motor is driven and controlled by such a drive signal, and the link mechanism unit 3 operates.

なお、上述した膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部3の構成は、他の構成としても良く、人体の膝関節の回転すべり運動を考慮して、人体の上腿部に装着される上腿装着部に対して人体の下腿部に装着される下腿装着部を回転させたときに、下腿装着部の膝関節側端部が前後方向にスライドする構成としてもよい(例えば特開2007-275482号公報参照)。   In addition, the structure of the link mechanism part 3 for bending and extending the knee joint described above may be another structure, and is attached to the upper thigh of the human body in consideration of the rotational sliding motion of the human knee joint. A configuration may be adopted in which the knee joint side end portion of the lower leg attachment portion slides in the front-rear direction when the lower leg attachment portion attached to the lower leg portion of the human body is rotated with respect to the upper leg attachment portion (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2007-2007). -Ref. No. -275482).

以上説明したように、上記実施形態によれば、モーションプランニング装置AP2が、カメラにより撮影された患者の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、上記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて一歩分の歩行パターンを抽出し、抽出された歩行パターンをユーザインターフェイス画面上に表示させ、例えば医師からの操作指示にしたがって表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成し、生成された歩行パターンを歩行補助装置Hに対して送信して使用させるように構成したので、例えば医師は患者の歩行パターンをユーザインターフェイス画面上で診断の上、その患者に合ったリハビリテーション用に当該歩行パターンを修正して歩行補助装置Hにて使用させ、所定期間経過後に再度抽出された歩行パターンをユーザインターフェイス画面上で診断してその効果確認(治療の進捗度確認)を行うことができ、その繰り返しによって、例えば変形性膝関節症等の症状を適切に改善することができる。特に、段階的に歩行パターンを修正することにより高い効果をあげることができる。   As described above, according to the above-described embodiment, the motion planning device AP2 is a time series of both feet obtained by analyzing the moving images of the right foot side surface and the left foot side surface during walking of the patient taken by the camera, respectively. Data showing the change in the knee joint flexion angle and the time-series change in the center of gravity of both feet based on the change in the pressure of the sole detected by the sole sensor during the shooting of the right and left foot sides. The walking pattern for one step is extracted based on the data shown, and the extracted walking pattern is displayed on the user interface screen, for example, by correcting the walking pattern displayed in accordance with the operation instruction from the doctor. A simple walking pattern is generated, and the generated walking pattern is transmitted to the walking assist device H for use. Diagnoses the walking pattern of the patient on the user interface screen, corrects the walking pattern for rehabilitation suitable for the patient, causes the walking assist device H to use the walking pattern, and extracts the walking pattern extracted again after a predetermined period of time. Diagnosis on the user interface screen and confirmation of its effect (treatment progress confirmation) can be performed, and by repeating this, symptoms such as knee osteoarthritis can be appropriately improved. In particular, a high effect can be obtained by correcting the walking pattern step by step.

歩行アシストシステムSの概要構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of a schematic structure of the walk assistance system S. FIG. 患者の右足側面におけるマーカの位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the position of the marker in a patient's right leg side surface. 患者の足裏における足底センサの位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the position of the sole sensor in a patient's sole. (a)は、右足側面撮影により得られた時系列的な右足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示す図であり、(b)は、左足側面撮影により得られた時系列的な左足膝関節の屈曲角度の変化と、当該撮影中に得られた右足と左足の時系列的な重心位置の変化を示す図である。(A) is a figure which shows the time-sequential change of the bending angle of the right-foot knee joint obtained by the right foot | leg side imaging | photography, and the time-sequential change of the gravity center position of the right leg and the left foot obtained during the said imaging | photography. (B) is a figure which shows the time-sequential change of the bending angle of the left leg knee joint obtained by the left foot side photographing, and the time-sequential change of the gravity center position of the right foot and the left foot obtained during the photographing. is there. 一歩分の歩行パターンが抽出される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the walk pattern for one step is extracted. 抽出された歩行パターンを表示するユーザインターフェイス画面例を示す図である。It is a figure which shows the example of a user interface screen which displays the extracted walking pattern. 段階的に修正された歩行パターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the walking pattern corrected in steps. 患者に歩行補助装置を装着した際の状態図である。It is a state figure at the time of attaching a walk auxiliary device to a patient. 患者の両足に駆動ユニットを装着した際の状態図である。It is a state figure at the time of mounting a drive unit on a patient's both legs. 歩行補助装置の構成図である。It is a block diagram of a walking assistance apparatus. (a)は、患者に歩行させる歩行パターンの一例を示し、(b)は、(a)に示す歩行パターンにおける各時点の屈曲角度を微分して得た角速度の曲線の一例を示し、(c)は、(a)に示す角速度及び方向で駆動モータを駆動させるための駆動信号の一例を示す図である。(A) shows an example of a walking pattern that the patient walks, (b) shows an example of an angular velocity curve obtained by differentiating the bending angle at each time point in the walking pattern shown in (a), (c (A) is a figure which shows an example of the drive signal for driving a drive motor with the angular velocity and direction shown to (a).

符号の説明Explanation of symbols

S 歩行アシストシステム
AP1 歩行状態計測装置
AP2 モーションプランニング装置
DB 歩行状態統合データベース
H 歩行補助装置
3 リンク機構部
10 駆動ユニット
19 制御部
S walking assist system AP1 walking state measuring device AP2 motion planning device DB walking state integrated database H walking assist device 3 link mechanism unit 10 drive unit 19 control unit

Claims (4)

膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成する歩行パターン生成装置であって、
カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出する歩行パターン抽出手段と、
前記抽出された歩行パターンを画面上に表示させる歩行パターン表示手段と、
ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成する歩行パターン生成手段と、
前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信する歩行パターン送信手段と、
を備えることを特徴とする歩行パターン生成装置。
A link mechanism for bending and extending the knee joint, a drive motor for operating the link mechanism, and a drive control means for controlling the drive of the drive motor based on a drive signal corresponding to a walking pattern; A walking pattern generation device that generates the walking pattern used by a walking assistance device comprising:
Data showing the time-series changes in knee joint flexion angle of both feet, obtained by analyzing the moving images of the right and left foot sides during walking of the person photographed by the camera, and the right foot side and left foot Walking pattern extraction means for extracting a walking pattern based on data indicating a time-series change in the center of gravity position of both feet based on a change in the pressure of the sole detected by the sole sensor during photographing of the side surface;
Walking pattern display means for displaying the extracted walking pattern on a screen;
A walking pattern generation means for generating a new walking pattern by correcting the displayed walking pattern according to an operation instruction from a user;
Walking pattern transmission means for transmitting the generated walking pattern to the walking assist device;
A walking pattern generation device comprising:
請求項1に記載の歩行パターン生成装置において、
前記歩行パターン生成手段は、前記歩行パターンを一定期間毎に段階的に修正することを特徴とする歩行パターン生成装置。
The walking pattern generation device according to claim 1,
The gait pattern generation means corrects the gait pattern step by step at regular intervals.
膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成する歩行パターン生成方法であって、
コンピュータが、カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出するステップと、
前記コンピュータが、前記抽出された歩行パターンを画面上に表示するステップと、
前記コンピュータが、ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成するステップと、
前記コンピュータが、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信するステップと、
を含むことを特徴とする歩行パターン生成方法。
A link mechanism for bending and extending the knee joint, a drive motor for operating the link mechanism, and a drive control means for controlling the drive of the drive motor based on a drive signal corresponding to a walking pattern; A walking pattern generation method for generating the walking pattern used by a walking assistance device comprising:
Data indicating a time-series change in knee joint flexion angle of both feet, obtained by analyzing a moving image of a right foot side and a left foot side during walking of a person photographed by a camera, and the right foot Extracting a walking pattern based on data indicating a time-series change in the center of gravity position of both feet based on a change in the pressure of the sole detected by the sole sensor during photographing of the side surface and the left foot side; and
The computer displaying the extracted walking pattern on a screen;
The computer generates a new walking pattern by correcting the displayed walking pattern according to an operation instruction from a user;
The computer transmitting the generated walking pattern to the walking assistance device;
A gait pattern generation method comprising:
膝関節を屈曲及び伸展させるためのリンク機構部と、前記リンク機構部を動作させるための駆動モータと、歩行パターンに対応する駆動信号に基づいて前記駆動モータの駆動を制御する駆動制御手段と、を備える歩行補助装置により用いられる前記歩行パターンを生成するコンピュータを、
カメラにより撮影された人の歩行時における右足側面と左足側面の動画像を夫々解析することにより得られた両足の時系列的な膝関節の屈曲角度の変化を示すデータと、前記右足側面と左足側面の撮影中に足底センサにより検出された足底の圧力の変化に基づく両足の時系列的な重心位置の変化を示すデータと、に基づいて歩行パターンを抽出する歩行パターン抽出手段、
前記抽出された歩行パターンを画面上に表示させる歩行パターン表示手段、
ユーザからの操作指示にしたがって前記表示されている歩行パターンを修正することにより新たな歩行パターンを生成する歩行パターン生成手段、及び、前記生成された歩行パターンを前記歩行補助装置に対して送信する歩行パターン送信手段ととして機能させることを特徴とする歩行パターン生成プログラム。
A link mechanism for bending and extending the knee joint, a drive motor for operating the link mechanism, and a drive control means for controlling the drive of the drive motor based on a drive signal corresponding to a walking pattern; A computer for generating the walking pattern used by the walking assistance device comprising:
Data showing the time-series changes in knee joint flexion angle of both feet, obtained by analyzing the moving images of the right and left foot sides during walking of the person photographed by the camera, and the right foot side and left foot Walking pattern extraction means for extracting a walking pattern based on data indicating a time-series change in the center of gravity position of both feet based on a change in the pressure of the sole detected by the sole sensor during photographing of the side surface;
Walking pattern display means for displaying the extracted walking pattern on a screen;
Walking pattern generation means for generating a new walking pattern by correcting the displayed walking pattern according to an operation instruction from a user, and walking for transmitting the generated walking pattern to the walking assist device A walking pattern generation program which functions as a pattern transmission means.
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