JP2010200797A - Motion assisting apparatus - Google Patents

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Kenichi Yano
賢一 矢野
Narimichi Hashimura
成路 橋村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motion assisting apparatus which assists actions in an abnormal movable range on the basis of actions in a normal movable range. <P>SOLUTION: The motion assisting apparatus includes speed trajectory predicting means 18 for calculating prediction speed trajectory F(t) of the fore arm on the basis of bending movement of the fore arm within a normal movable range and drive control means 20 for driving a drive motor on the basis of the prediction speed trajectory F(t). The speed trajectory predicting means 18 includes a speed measuring section 30 for measuring sample speeds v<SB>1</SB>, v<SB>2</SB>, and v<SB>3</SB>of the fore arm, and a speed trajectory calculating section 32 for calculating the prediction speed trajectory F(t) as a bell-shaped trajectory on the basis of the sample speeds v<SB>1</SB>, v<SB>2</SB>, and v<SB>3</SB>. The drive control means 20 controls driving of the drive motor on the basis of the prediction speed trajectory F(t) and actuates a second support member assisting the fore arm. By doing so, the fore arm undergoes bending movement within an abnormal movable range in accordance with the prediction speed trajectory F(t) and reaches a target attainment position. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、動作主体の力に基づく正常動作が不能な非正常可動範囲において支援手段により身体部位を支援して該身体部位を屈曲動作させる動作支援装置に関するものである。   The present invention relates to an operation support apparatus that supports a body part by a support means in a non-normal movable range where normal operation based on the force of the operation subject is impossible, and flexes the body part.

従来より、身体に装着して身体動作を補助する様々な動作支援装置が開発されている。例えば、装置の装着部位の基本動作をパターン化し、身体動作に伴った筋電信号を利用して動作意思を判別すると共に、設定したパターンに従って装置を動作させて、装置動力により使用者の筋力を補うパワーアシスト型の動作支援装置が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。また、腕や脚のように左右対称に動作可能な一方の身体部位(例えば左腕)にマスター側ロボットを装着し、該身体部位と対称な動作をする他方の身体部位(例えば右腕)にスレーブ側ロボットを装着して、マスター側ロボットの動作に追従してスレーブ側ロボットを動作させるマスタースレーブ型の動作支援装置(例えば、非特許文献2および非特許文献3参照)が提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, various motion support devices that are attached to the body and assist physical motion have been developed. For example, the basic movement of the wearing part of the apparatus is patterned, the intention of movement is determined using the myoelectric signal accompanying the body movement, the apparatus is operated according to the set pattern, and the muscle strength of the user is increased by the apparatus power. A power assist type motion support device has been proposed (see Non-Patent Document 1, for example). Also, a master robot is attached to one body part (for example, the left arm) that can be operated symmetrically such as an arm or a leg, and the slave side is attached to the other body part (for example, the right arm) that operates symmetrically with the body part. There has been proposed a master-slave type motion support device (see, for example, Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3) in which a robot is mounted and the slave-side robot is operated following the operation of the master-side robot.

KENTA SUZUKI, GOUJI MITO, HIROAKI KAWAMOTO, YASUHISA HASEGAWA, YOSHIYUKI SANKAI, “Intention-based walking support for paraplegia patients with Robot Suit HAL”, Advanced Robotics, Vol.21, No.12, pp.1441-1469, 2007KENTA SUZUKI, GOUJI MITO, HIROAKI KAWAMOTO, YASUHISA HASEGAWA, YOSHIYUKI SANKAI, “Intention-based walking support for paraplegia patients with Robot Suit HAL”, Advanced Robotics, Vol.21, No.12, pp.1441-1469, 2007 植村充典,金岡克弥,川村貞夫,“機械的弾性要素を利用した周期運動用パワーアシストシステム”,日本ロボット学会誌,26巻3号,294頁−300頁,2008Mitsunori Uemura, Katsuya Kanaoka, Sadao Kawamura, “Power Assist System for Periodic Motion Using Mechanical Elastic Elements”, Journal of the Robotics Society of Japan, Vol. 26, No. 3, pp. 294-300, 2008 金岡克也,植村充典,“仮想パワーリミッタシステムによるパワーアシスト制御の安定化”,第4回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会,2E2-1,2003Katsuya Kanaoka, Mitsunori Uemura, “Stabilization of Power Assist Control with Virtual Power Limiter System”, 4th SICE System Integration Division Conference, 2E2-1, 2003

しかしながら、前述したパワーアシスト型の動作支援装置では、筋電信号を利用して動作意思を判別することにより使用者の筋力を補う装置であることから、自らの意思で身体を動かすことができる者を被支援対象としたものである。すなわち、例えば腕神経叢損傷患者のように関節可動範囲の内の一定範囲でしか自力動作させられない場合に、非可動範囲では筋電信号を利用した使用者の動作意思の判別が困難となるため、自力動作可能な範囲を超えた動作支援を行なうことは不可能であった。   However, the power assist type motion support device described above is a device that supplements the user's muscle strength by using the myoelectric signal to discriminate the intention of motion, so that the person can move the body with his own will Is intended for support. That is, for example, when the patient can be operated only within a certain range of the movable range of the joint, such as a patient with brachial plexus injury, it is difficult to determine the user's movement intention using the myoelectric signal in the non-movable range. For this reason, it has been impossible to provide motion support beyond the range where self-motion is possible.

一方、前述したマスタースレーブ型の動作支援装置であれば、マスター側ロボットに追従してスレーブ側ロボットを動作させるため、スレーブ側ロボットが装着される身体部位について自力動作不能な範囲まで動作させることは可能である。しかしながら、マスタースレーブ型の動作支援装置では、スレーブ側ロボットをマスター側ロボットと同じ動作をさせるため、該マスター側ロボットが装着される身体部位およびスレーブ側ロボットが装着される身体部位で個別独立した動作(作業)を行なうことは不可能である。すなわち、マスタースレーブ型の動作支援装置を、日常生活での動作支援に対して利用することは困難であった。   On the other hand, in the case of the above-described master-slave type motion support device, the slave-side robot is operated following the master-side robot. Is possible. However, in the master-slave type motion support device, since the slave side robot performs the same operation as the master side robot, the body part to which the master side robot is attached and the body part to which the slave side robot is attached are independently operated. It is impossible to do (work). That is, it has been difficult to use a master-slave type motion support device for motion support in daily life.

そこで、本発明は、従来技術に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、関節の可動範囲における正常可動範囲での動作に基づいて、身体部位を非正常可動範囲で動作させ得る動作支援装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been proposed to solve these problems in view of the above-described problems inherent in the prior art, and is based on the operation in the normal movable range in the movable range of the joint. An object of the present invention is to provide an operation support apparatus that can be operated in a normal movable range.

前述した課題を解決し、所期の目的を好適に達成するため、請求項1に係る動作支援装置は、
関節を軸に屈曲動作する身体部位に装着される支援手段と、前記支援手段を作動させる駆動手段とを備え、動作主体の力に基づく正常動作が不能な非正常可動範囲において前記駆動手段を駆動して前記支援手段により身体部位を屈曲動作させる動作支援装置であって、
動作主体の力に基づく正常動作が可能な正常可動範囲での身体部位の屈曲動作に基づいて、該正常可動範囲内の初期位置から操作主体が望む前記非正常可動範囲内の任意の目標到達位置までの身体部位の予測速度軌道を算出する速度軌道予測手段と、
前記速度軌道予測手段で算出された予測速度軌道に基づいて前記駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、
前記速度軌道予測手段は、
前記正常可動範囲での身体部位の任意時刻における複数の速度と、該正常可動範囲および非正常可動範囲の境界位置における身体部位の速度とからなるサンプル速度を測定する速度測定部と、
前記速度測定部が測定したサンプル速度に基づいて、前記予測速度軌道を上に凸のピークを1つ有する軌道として算出する速度軌道算出部とを備え、
前記駆動制御手段は、前記速度軌道算出部で算出された予測速度軌道に基づき前記駆動手段の駆動を制御して、非正常可動範囲を身体部位が予測速度軌道で屈曲動作するよう該駆動手段が前記支援手段を作動させることを特徴とする。
請求項1の発明によれば、正常可動範囲での動作に基づいて、身体部位を非正常可動範囲で屈曲動作させるようにしたので、支援対象となる身体部位を独立して動作支援することができ、日常生活に支障を来すことなく本装置を利用し得る。また、正常可動範囲での動作に基づいて算出された予測速度軌道に則して非正常可動範囲内での身体部位の屈曲動作を支援するので、正常可動範囲と非正常可動範囲とで屈曲動作が途切れることなく連続的に行なわれて、非正常可動範囲において違和感の少ない屈曲動作を再現することができる。
In order to solve the above-mentioned problem and to achieve the intended purpose suitably, an operation support apparatus according to claim 1 comprises:
A support unit mounted on a body part that bends about a joint; and a drive unit that operates the support unit, and drives the drive unit in a non-normal movable range in which normal operation based on the force of the operation subject is impossible. Then, an operation support device for bending the body part by the support means,
Based on the bending motion of the body part in the normal movable range in which the normal motion based on the force of the motion subject is possible, the desired target reaching position in the non-normal motion range desired by the operating subject from the initial position in the normal motion range A speed trajectory prediction means for calculating a predicted speed trajectory of the body part up to,
Drive control means for controlling the drive of the drive means based on the predicted speed trajectory calculated by the speed trajectory prediction means,
The velocity trajectory prediction means includes
A speed measuring unit that measures a sample speed composed of a plurality of speeds at any time of the body part in the normal movable range and a speed of the body part at a boundary position between the normal movable range and the abnormal movable range;
A speed trajectory calculating unit that calculates the predicted speed trajectory as a trajectory having one convex peak upward based on the sample speed measured by the speed measuring unit;
The drive control means controls the drive of the drive means based on the predicted speed trajectory calculated by the speed trajectory calculation unit so that the body part bends the abnormally movable range in the predicted speed trajectory. The support means is operated.
According to the first aspect of the present invention, since the body part is bent in the non-normal movable range based on the movement in the normal movable range, the movement support of the body part to be supported can be performed independently. It is possible to use this apparatus without disturbing daily life. In addition, bending motions of the body part within the abnormal movable range are supported according to the predicted speed trajectory calculated based on the motion within the normal movable range. Is continuously performed without interruption, and a bending motion with a little uncomfortable feeling in the abnormal movable range can be reproduced.

請求項2に係る動作支援装置では、速度軌道算出部は、前記予測速度軌道として、始点において加速度が漸増すると共に終点において加速度が漸減し、時間軸方向に略対称なベル型の軌道を算出する。
請求項2の発明によれば、予測速度軌道として、人間が行なう動作の一般的な速度波形であるベル型の軌道を算出するようにしたので、非正常可動範囲内で身体部位を自然な速度軌道で屈曲動作させることができ、違和感の少ない動作支援を実現し得る。
In the motion support apparatus according to claim 2, the velocity trajectory calculation unit calculates a bell-shaped trajectory that is substantially symmetrical in the time axis direction, with the acceleration gradually increasing at the start point and the acceleration gradually decreasing at the end point as the predicted velocity trajectory. .
According to the second aspect of the present invention, the bell-shaped trajectory, which is a general speed waveform of a human action, is calculated as the predicted speed trajectory. It can be bent in the orbit and can realize motion support with little uncomfortable feeling.

請求項3に係る動作支援装置では、速度軌道算出部は、2次以上の関数であって上に凸のピークを1つ有する予測速度関数のパラメータを前記サンプル速度から算出して該予測速度関数を決定する速度関数決定領域と、該速度関数決定領域で決定された予測速度関数を前記ベル型の軌道に変換して前記予測速度軌道を算出するベル型変換領域とを備える。
請求項3の発明によれば、速度関数決定領域によりサンプル速度から予測速度関数を算出するので、正常可動範囲での動作主体による屈曲動作を反映した予測速度関数を決定し得る。そして、予測速度関数をベル型変換領域によりベル型の軌道に変換することで、予測速度軌道を身体部位の自然な速度波形に近付けることができる。従って、非正常可動範囲内において違和感なく身体部位を動作支援することができる。また、予め設定した予測速度関数をサンプル速度から決定するので、予測速度関数や予測速度軌道の算出に要する計算量が抑制されて、装置のタイムラグの影響を少なくし得る。
In the motion support apparatus according to claim 3, the speed trajectory calculation unit calculates a parameter of a predicted speed function that is a quadratic or higher-order function and has one convex peak from the sample speed to calculate the predicted speed function. And a bell-type conversion region for calculating the predicted speed trajectory by converting the predicted speed function determined in the speed function determination region into the bell-shaped trajectory.
According to the invention of claim 3, since the predicted speed function is calculated from the sample speed by the speed function determination region, the predicted speed function reflecting the bending motion by the motion subject in the normal movable range can be determined. The predicted speed trajectory can be brought close to the natural speed waveform of the body part by converting the predicted speed function into a bell-shaped trajectory using the bell-shaped conversion region. Therefore, it is possible to support the movement of the body part without feeling uncomfortable within the abnormal movable range. Further, since the preset predicted speed function is determined from the sample speed, the amount of calculation required for calculating the predicted speed function and the predicted speed trajectory can be suppressed, and the influence of the time lag of the apparatus can be reduced.

請求項4に係る動作支援装置では、予測速度関数を2次関数とした。
請求項4の発明によれば、予測速度関数を2次関数に設定することで、少ないパラメータで予測速度関数を決定することができる。従って、予測速度関数の決定に必要な計算量を少なくして、タイムラグのない自然な支援動作を実現し得る。
In the motion support apparatus according to the fourth aspect, the predicted speed function is a quadratic function.
According to the fourth aspect of the present invention, the prediction speed function can be determined with a small number of parameters by setting the prediction speed function to a quadratic function. Therefore, it is possible to reduce the amount of calculation required for determining the predicted speed function and realize a natural support operation without a time lag.

本発明によれば、動作主体の正常可動範囲での動作に基づいた動作支援をするようにしたので、日常生活の動作に支障を来すことなく支援を行ない得る。しかも、正常可動範囲内での動作に基づき予測速度軌道を算出することで、非正常可動範囲において違和感の少ない円滑な動作支援を行なうことが可能となる。   According to the present invention, since the motion support is performed based on the motion within the normal movable range of the motion subject, the support can be performed without hindering the activities of daily life. In addition, by calculating the predicted speed trajectory based on the motion within the normal movable range, it is possible to perform smooth motion support with less discomfort in the abnormal movable range.

実施例に係る動作支援装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the operation | movement assistance apparatus which concerns on an Example. 実施例に係る前腕部の可動範囲を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the movable range of the forearm part which concerns on an Example. 実施例に係る速度予測手段および駆動制御手段を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the speed prediction means and drive control means which concern on an Example. 可変ダンパのベル型化効果を示す実験例である。It is an experimental example which shows the bell-shaped effect of a variable damper. ベル型の速度軌道を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a bell-type speed orbit. 予測される速度軌道を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the estimated speed trajectory. ベル型変換領域の機能を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the function of a bell type | mold conversion area | region. 1次遅れ要素フィルタを示すブロック図である。It is a block diagram which shows a 1st delay element filter. モード切り換え時に入力が緩和される様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that an input is eased at the time of mode switching. モード切り換え時のシステムの挙動を示す実験結果である。It is an experimental result which shows the behavior of the system at the time of mode switching. 予測軌道の精度について検証した実験結果である。It is the experimental result which verified about the accuracy of the prediction orbit.

次に、本発明に係る動作支援装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、実施例では、動作主体の右腕における肘関節を挟む上腕部および前腕部にサポート部材を装着して、前腕部の屈伸動作を支援する場合について例示する。   Next, the operation support apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings by way of preferred embodiments. In addition, in an Example, the case where a support member is mounted | worn with the upper arm part and the forearm part which pinch | interpose the elbow joint in the right arm of an operation | movement main body, and the case where the bending / extending operation | movement of a forearm part is supported is illustrated.

(動作支援装置全体の概要について)
図1は、実施例に係る動作支援装置10の全体構成を示す概略図である。実施例に係る動作支援装置10は、動作主体の上腕部Aに装着される第1サポート部材12と、該第1サポート部材12に回動可能に軸支され、動作主体の前腕部(身体部位)Bに装着される第2サポート部材(支援手段)14と、該第2サポート部材14を作動(回動)させる駆動モータ(駆動手段)16と、第2サポート部材14(前腕部B)を第1サポート部材12に対して屈曲動作させる速度(後述する支援速度Vtおよび予測速度軌道F(t))を算出する速度軌道予測手段18と、該速度軌道予測手段18で算出された速度に基づいて駆動モータ16を駆動する駆動制御手段20とから基本的に構成されている。
(Overview of overall motion support device)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of an operation support apparatus 10 according to an embodiment. The motion support apparatus 10 according to the embodiment includes a first support member 12 mounted on the upper arm A of the motion subject, and a pivotally supported pivotally supported by the first support member 12, and a forearm portion (body part) of the motion subject. ) A second support member (support means) 14 mounted on B, a drive motor (drive means) 16 that operates (rotates) the second support member 14, and a second support member 14 (forearm B). Based on the speed calculated by the speed trajectory predicting means 18, the speed trajectory predicting means 18 for calculating the speed at which the first support member 12 is bent (support speed Vt and predicted speed trajectory F (t) described later). And a drive control means 20 for driving the drive motor 16.

ここで、動作主体の前腕部Bの可動範囲は、前腕部Bの初期位置から該前腕部Bを上腕部Aに対し最大限屈曲させた可動限界位置までの範囲を指す。そして、実施例における前腕部Bの可動範囲は、図2に示すように、動作主体が自力により屈曲動作可能(前腕部Bの動作により後述する圧力センサ22への入力が可能)な正常可動範囲と、自力での屈曲動作が不能(前腕部Bの動作により圧力センサ22への入力が不能)な非正常可動範囲とから構成されている。   Here, the movable range of the forearm B which is the main subject of movement refers to the range from the initial position of the forearm B to the movable limit position where the forearm B is bent to the upper arm A to the maximum extent. As shown in FIG. 2, the movable range of the forearm portion B in the embodiment is a normal movable range in which the operation subject can bend by its own force (input to the pressure sensor 22 described later by the operation of the forearm portion B). And an abnormally movable range in which the bending operation by itself is impossible (input to the pressure sensor 22 is impossible due to the operation of the forearm portion B).

そして、動作支援装置10は、前記正常可動範囲では、前腕部Bから入力される動作主体の意思に基づいた屈曲動作を補助的に支援するようになっている。一方、動作主体よる入力が殆どなくなる非正常可動範囲では、動作支援装置10は、前腕部Bが非正常可動範囲内の目標到達位置(後述)に到達するまでの間、完全な自動制御による動作支援を行なうようになっている。すなわち、動作支援装置10は、正常可動範囲においては、前腕部Bの動作を補助的に支援する手動モードで作動し、非正常可動範囲においては、前腕部Bの動作を自動で支援する自動モードで作動するよう設定されている。   In the normal movable range, the motion support device 10 assists the bending motion based on the intention of the motion subject input from the forearm B. On the other hand, in the abnormally movable range in which almost no input is made by the motion subject, the motion support device 10 operates by fully automatic control until the forearm B reaches a target reaching position (described later) within the abnormally movable range. Support is to be provided. That is, the motion support device 10 operates in a manual mode that assists the motion of the forearm B in the normal movable range, and automatically mode that automatically supports the motion of the forearm B in the abnormal movable range. It is set to work with.

なお、実施例では、初期位置において、第2サポート部材14が第1サポート部材12に対し所定角度(約90度)で屈曲した状態となっている(図2参照)。また、目標到達位置とは、前記非正常可動範囲内において動作主体が望む任意の到達位置を指し、動作主体は、初期位置から目標到達位置へ目指して前腕部Bを屈曲動作させるものとする。更に、正常可動範囲と非正常可動範囲との境界を境界位置とし、境界位置に到来した第2サポート部材14が初期位置に対してなす角度を切り換え角度という。すなわち、動作支援装置10は、前記第2サポート部材14が切り換え角度に到達すると、前記手動モードから自動モードへ切り換わることとなる。   In the embodiment, the second support member 14 is bent at a predetermined angle (about 90 degrees) with respect to the first support member 12 at the initial position (see FIG. 2). In addition, the target reaching position refers to an arbitrary reaching position desired by the operating subject within the abnormal movable range, and the operating subject flexes the forearm portion B from the initial position toward the target reaching position. Furthermore, the boundary between the normal movable range and the abnormal movable range is defined as a boundary position, and the angle formed by the second support member 14 that arrives at the boundary position with respect to the initial position is referred to as a switching angle. That is, the operation support device 10 switches from the manual mode to the automatic mode when the second support member 14 reaches the switching angle.

(サポート部材および駆動モータについて)
前記第1サポート部材12は、上腕部Aの長手方向に沿って延在するよう該上腕部Aに装着される。前記第1サポート部材12には、弾性により伸張自在に構成された第1締付ベルト38が設けられ、該第1締付ベルト38を上腕部Aに巻き付けて第1サポート部材12を上腕部Aに固定するようになっている。また、前記第2サポート部材14は、前腕部Bの長手方向に沿って延在するよう該前腕部Bに装着される。第2サポート部材14は、前記第1締付ベルト38と同様に弾性により伸張自在に構成された第2締付ベルト40を備え、該第2締付ベルト40を前腕部Bに巻き付けて第2サポート部材14が前腕部Bに固定される。第2サポート部材14の手首側には、該手首の周囲を囲うように装着されるリング状装着部24が設けられている。このリング状装着部24には、薄型の圧力センサ22が複数設けられており、これら圧力センサ22は、前腕部Bからの力を検知する力覚センサとして機能するようになっている。そして、動作主体が動作させた前腕部Bが前記圧力センサ22を押圧することで、該圧力センサ22が前腕部Bの力(操作力)を検知して、当該力に基づく入力信号を送出するようになっている。
(About support members and drive motors)
The first support member 12 is attached to the upper arm portion A so as to extend along the longitudinal direction of the upper arm portion A. The first support member 12 is provided with a first fastening belt 38 configured to be elastically stretchable, and the first support member 12 is wound around the upper arm portion A by winding the first fastening belt 38 around the upper arm portion A. It is supposed to be fixed to. The second support member 14 is attached to the forearm B so as to extend along the longitudinal direction of the forearm B. The second support member 14 includes a second tightening belt 40 configured to be elastically stretchable in the same manner as the first tightening belt 38, and the second tightening belt 40 is wound around the forearm portion B to be second. The support member 14 is fixed to the forearm B. On the wrist side of the second support member 14, a ring-shaped mounting portion 24 that is mounted so as to surround the wrist is provided. The ring-shaped mounting portion 24 is provided with a plurality of thin pressure sensors 22, and these pressure sensors 22 function as force sensors that detect the force from the forearm B. Then, when the forearm portion B operated by the operating subject presses the pressure sensor 22, the pressure sensor 22 detects the force (operating force) of the forearm portion B and sends an input signal based on the force. It is like that.

前記第2サポート部材14は、第1サポート部材12に対し、動作主体の肘関節Cに相当する箇所で軸部26を介して回動自在に軸支されている。第1および第2サポート部材12,14の連結部分には、図示しない回転軸を前記軸部26に連結させた前記駆動モータ16が設けられている。そして、前記駆動制御手段20の制御下のもと駆動モータ16が駆動すると、前記軸部26を中心として前記第2サポート部材14が第1サポート部材12に対し回動して、前記前腕部Bを動作させるようになっている。第2サポート部材14の速度(角速度)は、駆動モータ16の回転数を増減することで変更し得るよう構成される。   The second support member 14 is pivotally supported with respect to the first support member 12 through a shaft portion 26 at a position corresponding to the elbow joint C as a main subject of operation. The drive motor 16 in which a rotation shaft (not shown) is connected to the shaft portion 26 is provided at a connection portion between the first and second support members 12 and 14. When the drive motor 16 is driven under the control of the drive control means 20, the second support member 14 rotates with respect to the first support member 12 around the shaft portion 26, and the forearm portion B Is supposed to work. The speed (angular speed) of the second support member 14 can be changed by increasing or decreasing the rotational speed of the drive motor 16.

(速度軌道予測手段について)
図3に示すように、前記速度軌道予測手段18は、前記手動モード時において支援速度Vtを算出する可変インピーダンス制御部28と、正常可動範囲での前腕部B(第2サポート部材14)のサンプル速度v,v,v(後述)を測定する速度測定部30と、該速度測定部30で測定したサンプル速度v,v,vに基づいて予測速度軌道F(t)を算出する速度軌道算出部32とを備える。前記可変インピーダンス制御部28は、図3に示すように、前記圧力センサ22に電気的に接続されており、該圧力センサ22からの入力信号(前腕部Bからの操作力)に基づいて前記支援速度Vtを算出するものである。この支援速度Vtは、圧力センサ22からの入力信号に基づきリアルタイムで算出される速度であって、手動モードでは、第2サポート部材14が当該支援速度Vtで作動するようになっている。従って、前腕部Bは、正常可動範囲においては、動作主体の入力に基づいて算出される支援速度Vtで屈曲動作することとなる。
(Velocity trajectory prediction means)
As shown in FIG. 3, the speed trajectory predicting means 18 includes a variable impedance control unit 28 that calculates the support speed Vt in the manual mode, and a sample of the forearm B (second support member 14) in the normal movable range. A velocity measuring unit 30 for measuring velocities v 1 , v 2 , v 3 (described later), and a predicted velocity trajectory F (t) based on the sample velocities v 1 , v 2 , v 3 measured by the velocity measuring unit 30 And a velocity trajectory calculation unit 32 for calculation. As shown in FIG. 3, the variable impedance control unit 28 is electrically connected to the pressure sensor 22, and the support is based on an input signal from the pressure sensor 22 (operation force from the forearm B). The speed Vt is calculated. The support speed Vt is a speed calculated in real time based on an input signal from the pressure sensor 22, and in the manual mode, the second support member 14 operates at the support speed Vt. Therefore, the forearm portion B performs a bending operation at the support speed Vt calculated based on the input of the operation subject in the normal movable range.

前記可変インピーダンス制御部28は、数1に示す如く、トルクベースのインピーダンス制御則Iに基づいて、前記支援速度Vtを算出するようになっている(図3参照)。このインピーダンス制御則Iは、第2サポート部材14(前腕部B)の初期位置から屈曲させる方向に対して仮想バネを設置するモデルが採用されている。従って、正常可動範囲では、前腕部Bに対し、第2サポート部材14を介して常に仮想バネによる反力が提示され、動作主体は遅れを感じることなく前腕部Bが支援される特徴を有している。
ここで、θは第2サポート部材14の初期位置に対する角度(図1参照)、M,Dは機械インピーダンスにおける慣性と粘性であり、τは人の操作力と仮想バネによる反力提示、kampは力増幅率である。また、角度リミッターを設けて、可動限界(初期位置および可動限界位置)の付近(ROM)で無理な動作をしないように速度抑制係数(重み係数)Wを加えることで安全性を向上させている。この重み係数Wは、
の条件の下で加えられ、次式で与えられる。
なお、この重み係数Wは、自動モードでの可動限界位置付近においても寄与する。
The variable impedance control unit 28 calculates the assist speed Vt based on the torque-based impedance control law I as shown in Equation 1 (see FIG. 3). This impedance control law I employs a model in which a virtual spring is installed in the direction in which the second support member 14 (forearm B) is bent from the initial position. Therefore, in the normal movable range, the reaction force by the virtual spring is always presented to the forearm portion B via the second support member 14, and the forearm portion B is supported without feeling delayed by the operating subject. ing.
Here, θ d is an angle with respect to the initial position of the second support member 14 (see FIG. 1), M I and D I are inertia and viscosity in mechanical impedance, and τ h and τ k are human operating force and virtual spring. The reaction force presentation by, k amp is the force amplification factor. In addition, an angle limiter is provided, and safety is improved by adding a speed suppression coefficient (weighting coefficient) W so that it does not operate excessively (ROM) near the movable limit (initial position and movable limit position). . This weighting factor W is
And is given by the following equation:
This weight coefficient W also contributes in the vicinity of the movable limit position in the automatic mode.

ここで、前記機械インピーダンスは、肘関節Cの屈曲動作のような素早い動作では、慣性は小さく、粘性は大きい方が好ましいと云われている。また、操作性に対する粘性の支配率は高いことが知られている。そこで、前記可変インピーダンス制御部28では、粘性Dのみを可変としたインピーダンス制御則Iを採用している。従来から、ダンパの可変方法は数多く提案されているが、本実施例では、操作力に依存する可変方法(入力量に対して粘性を増減させる方法)を採用した。具体的には、数4に示すように、操作力に応じて粘性を下げる手法が採用されている。
Here, it is said that the mechanical impedance is preferably low in inertia and high in viscosity in a quick operation such as a bending operation of the elbow joint C. Moreover, it is known that the control ratio of viscosity with respect to operability is high. Therefore, the the variable impedance control unit 28 employs the impedance control law I where only viscosity D I variable. Conventionally, many damper variable methods have been proposed. In this embodiment, a variable method depending on the operating force (a method for increasing or decreasing the viscosity with respect to the input amount) is employed. Specifically, as shown in Equation 4, a technique for decreasing the viscosity according to the operation force is employed.

ここで、数4のダンパ可変方法を用いたインピーダンス制御則Iの入力に対する出力波形(前記支援速度Vtの軌道)を図4に例示する。図4のグラフは、上段から、インピーダンス制御則Iへの入力、当該入力に対応する粘性、第2サポート部材14の初期位置に対する角度および出力としての速度軌道(支援速度Vtの軌道)を示す。入力τは正弦波1周期分の正の入力(振幅1[V],周波数π[rad/s])とし、M=0.001[kg・deg2],τ=0[V]とした。また、A=0.5,D=0.2[N・s/deg]とした。図4から明らかなように、出力された速度波形は上に凸で時間軸方向に略対称なベル型形状をなしている。すなわち、数4のダンパ可変方法を採用したインピーダンス制御則Iは、前腕部Bから入力された速度波形をベル型化する効果を有している。 Here, FIG. 4 illustrates an output waveform (trajectory of the support speed Vt) with respect to the input of the impedance control law I using the damper variable method of Formula 4. The graph of FIG. 4 shows, from the top, the input to the impedance control law I, the viscosity corresponding to the input, the angle with respect to the initial position of the second support member 14, and the velocity trajectory (trajectory of the assist velocity Vt) as the output. The input τ h is a positive input (amplitude 1 [V], frequency π [rad / s]) for one cycle of the sine wave, M I = 0.001 [kg · deg 2 ], τ k = 0 [V] It was. Further, A = 0.5, D s = 0.2 [N · s / deg]. As is apparent from FIG. 4, the output velocity waveform has a bell shape that is convex upward and substantially symmetrical in the time axis direction. That is, the impedance control law I employing the damper variable method of Equation 4 has the effect of making the velocity waveform input from the forearm B into a bell shape.

また、数1の仮想バネ反力τは、屈曲動作における立ち上がり遅れ補償として用いられる。前記仮想バネ反力τにより常に微小なバネ反力が提示され続けることで、動作主体は、自らの操作に遅れることなく支援されている感覚を得ることができる。仮想バネ反力τは、角度θに応じて次式のように変化させる。
θmaxmidは、夫々、前記可動限界位置での前腕部Bの角度および最大パワー発揮角度、τksiはバネ反力の初期値(初期位置での初期値)、τksはバネ反力の最大値である。
Further, the virtual spring reaction force τ k of Equation 1 is used as rise delay compensation in the bending operation. By continuously presenting a small spring reaction force by the virtual spring reaction force τ k , the operating subject can obtain a sense of being supported without being delayed from his / her own operation. The virtual spring reaction force τ k is changed according to the following equation according to the angle θ d .
θ max and θ mid are the angle of the forearm B and the maximum power output angle at the movable limit position, τ ksi is the initial value of the spring reaction force (initial value at the initial position), and τ ks is the spring reaction force. Is the maximum value.

(速度測定部および速度軌道算出部について)
前記速度軌道予測手段18は、手動モードから自動モードへの切り換え時に、正常可動範囲での前腕部Bの屈曲動作から予測速度軌道F(t)を算出するようになっている。この予測速度軌道F(t)とは、正常可動範囲での前腕部B(第2サポート部材14)の屈曲動作に基づいて予測される前腕部Bの初期位置から目標到達位置までの仮想的な速度軌道をいう。すなわち、自動モード(非正常可動範囲)においては、前記第2サポート部材14が算出された予測速度軌道F(t)に則して作動することで、前腕部Bを予測速度軌道F(t)に沿って屈曲動作させるようになっている。なお、自動モード中においては、前記前腕部Bから圧力センサ22への入力は全てカットされるよう設定され、当該入力により動作支援が影響を受けないようになっている。
(About speed measurement unit and speed trajectory calculation unit)
The speed trajectory predicting means 18 calculates a predicted speed trajectory F (t) from the bending motion of the forearm B in the normal movable range when switching from the manual mode to the automatic mode. This predicted speed trajectory F (t) is a virtual one from the initial position of the forearm B that is predicted based on the bending motion of the forearm B (second support member 14) in the normal movable range to the target arrival position. A velocity trajectory. That is, in the automatic mode (unnormal movable range), the second support member 14 operates according to the calculated predicted speed trajectory F (t), so that the forearm B is moved to the predicted speed trajectory F (t). It is made to bend along. During the automatic mode, all inputs from the forearm B to the pressure sensor 22 are set to be cut, and the operation support is not affected by the input.

ところで、一般的にある目標に向けて手を伸ばす到達運動は、日常的に特に意識することなく行なっている基本的動作であり、一見至極単純な運動であるかのように思われる。しかしながら、目標までの到達軌道は無数にあるのにもかかわらず、手先位置の軌道は、一貫して特徴的性質を提示することが従来から知られており、人間の脳は、到達運動遂行時に何等かの軌道計画を行なっていることは明確である。具体的には、手先は外界座標系においてほぼ直線的な軌道を描くこと、外界座標系における手先速度が時間方向に略対称的なベル型を示すこと、運動の始点と終点では加速度が0になることである。   By the way, the reaching movement that reaches for a certain target generally is a basic action that is performed without particular consciousness on a daily basis, and at first glance seems to be an extremely simple movement. However, despite the infinite number of trajectories to reach the target, it has been conventionally known that the trajectory of the hand position consistently exhibits characteristic properties, and the human brain It is clear that some kind of trajectory planning is in progress. Specifically, the hand draws a substantially linear trajectory in the external world coordinate system, the hand speed in the external world coordinate system shows a substantially symmetrical bell shape, and the acceleration is zero at the start and end points of the movement. It is to become.

このように、始点から終点に至る軌道は無数にあるにも拘わらず、脳は一定の性質を充たす軌道を生成することから、脳は何等かの評価関数を設定してそれが最適値をとる軌道を選択していると考えられる。その中の代表的な評価関数が躍度(加速度の時間微分、すなわち、手先位置の3回微分)の2乗積分である。FlashとHoganらは、以下の評価関数を最小化する軌道が最適な到達運動軌道であり、その速度波形は図5の如きベル型(始点および終点の加速度が略0で時間軸方向に略対称な軌道)になることを示した(T.Flash, N.Hogan, “The coordination of arm movement : An experimentally confirmed mathematical model”, Journal of Neuroscience, 5, pp.1688-703, 1985.)。
In this way, the brain generates a trajectory satisfying a certain property despite the infinite number of trajectories from the start point to the end point. Therefore, the brain sets some evaluation function and takes the optimum value. It is thought that the orbit was selected. A typical evaluation function is a square integral of jerk (time differentiation of acceleration, that is, three-time differentiation of hand position). Flash and Hogan et al. Have the optimal trajectory that minimizes the following evaluation function, and the velocity waveform is bell-shaped as shown in Fig. 5 (the acceleration at the start and end points is approximately 0 and approximately symmetrical in the time axis direction). (T. Flash, N. Hogan, “The coordination of arm movement: An experimentally confirmed mathematical model”, Journal of Neuroscience, 5, pp.1688-703, 1985.).

この評価関数を最小にする軌道は解析的に求めることができ、手先位置と時間の関係は以下の式で表される。
ここで、sは物理的な時間tを全運動時間Tで割った正規化時間、(x,y)は始点の座標(x,y)は終点の座標である。
The trajectory that minimizes this evaluation function can be obtained analytically, and the relationship between the hand position and time is expressed by the following equation.
Here, s is a normalized time obtained by dividing the physical time t by the total movement time T, and (x 0 , y 0 ) is the coordinates of the start point (x 1 , y 1 ) is the coordinates of the end point.

以上の知見を踏まえ、実施例の速度軌道予測手段18では、正常可動範囲での第2サポート部材14(前腕部B)の屈曲動作から、前記予測速度軌道F(t)として、ベル型の軌道に近似した上に凸のピークを1つ有する軌道(すなわち、始点において加速度が漸増すると共に終点において加速度が漸減し、時間軸方向に略対称な軌道)を算出するよう設定されている。この予測速度軌道F(t)の具体的な算出方法について以下説明する。図6に示すように、正常可動範囲から非正常可動範囲へ到来した後の動作は、(1) 現在加速中であるならば、更に加速した後に減速する、(2) 現在減速中であるならば、減速を続ける、(3) 現在等速中であるならば等速を続ける、の大きく3つに分けることができる。   Based on the above knowledge, the speed trajectory predicting means 18 of the embodiment uses a bell-shaped trajectory as the predicted speed trajectory F (t) from the bending motion of the second support member 14 (forearm B) in the normal movable range. Is set so as to calculate a trajectory having one convex peak (that is, a trajectory that gradually increases at the start point and gradually decreases at the end point and is substantially symmetrical in the time axis direction). A specific method for calculating the predicted speed trajectory F (t) will be described below. As shown in Fig. 6, the operation after reaching the normal movable range from the normal movable range is as follows: (1) If it is currently accelerating, it will decelerate after further acceleration. (2) If it is currently decelerating For example, it can be divided into three categories: continue deceleration, and (3) continue constant speed if it is currently at constant speed.

そこで、前記速度測定部30は、正常可動範囲での第2サポート部材14(前腕部B)における任意時刻での複数の速度v,vと、前記境界位置での第2サポート部材14(前腕部B)の速度vとからなるサンプル速度v,v,vを測定する。具体的には、前記第1サポート部材12と第2サポート部材14とを軸支する軸部26の回転数をエンコーダで測定して、第2サポート部材14の速度(角速度)が求められる。前記速度測定部30は、前記境界位置を含む正常可動範囲に設定した予測範囲(図2参照)で、サンプリング間隔Tでサンプル速度v,v,vを3つ測定する。 Therefore, the speed measuring unit 30 includes a plurality of speeds v 2 and v 3 at an arbitrary time in the second support member 14 (forearm B) in the normal movable range, and the second support member 14 ( The sample velocities v 1 , v 2 , v 3 consisting of the velocity v 1 of the forearm B) are measured. Specifically, the rotation speed of the shaft portion 26 that pivotally supports the first support member 12 and the second support member 14 is measured by an encoder, and the speed (angular speed) of the second support member 14 is obtained. The velocity measuring unit 30 measures three sample velocities v 1 , v 2 , and v 3 at a sampling interval T within a prediction range (see FIG. 2) set to a normal movable range including the boundary position.

前記速度軌道算出部32は、前記サンプル速度v,v,vから前記予測速度軌道F(t)を算出するようになっている。図3に示すように、前記速度軌道算出部32は、速度関数決定領域34とベル型変換領域36とを有しており、両領域34,36を経て予測速度軌道F(t)が算出される。前記速度関数決定領域34には、前記ベル型の軌道に近似した予測速度関数E(t)が設定されている。この予測速度関数E(t)は、2次以上の関数であって上に凸のピークを1つ有する関数であり、実施例では、次式で示すように2次関数が設定されている。
そして、速度関数決定領域34は、前記3つのサンプル速度v,v,vから数10を満たすパラメータa,b,cを算出して、前記予測速度関数E(t)を決定する。なお、予測される動作が上記(3)の場合、前腕部Bが等速運動を続けることは予測可能であるが、どのタイミングで前腕部Bの減速が始まるかについては予測不可能である。そこで、実施例では、一定時間等速運動を続け、その後減速させることとし、次式で定義した。
The speed trajectory calculation unit 32 calculates the predicted speed trajectory F (t) from the sample speeds v 1 , v 2 , v 3 . As shown in FIG. 3, the speed trajectory calculation unit 32 includes a speed function determination area 34 and a bell-type conversion area 36, and a predicted speed trajectory F (t) is calculated through both areas 34 and 36. The In the speed function determination area 34, a predicted speed function E (t) that approximates the bell-shaped trajectory is set. This predicted speed function E (t) is a function of quadratic or higher and has one convex peak, and in the embodiment, a quadratic function is set as shown by the following equation.
Then, the speed function determination area 34 calculates parameters a, b, and c that satisfy Equation 10 from the three sample speeds v 1 , v 2 , and v 3 to determine the predicted speed function E (t). When the predicted motion is (3) above, it can be predicted that the forearm B continues to move at a constant speed, but it cannot be predicted at which timing the forearm B begins to decelerate. Therefore, in the embodiment, the constant velocity movement is continued for a certain time and then decelerated, which is defined by the following equation.

ここで、前記予測速度関数E(t)は、本来ベル型が望ましい速度波形を2次関数に近似しているため、これを予測速度軌道F(t)とすれば非正常可動範囲での前腕部Bの屈曲動作は違和感のある動きとなってしまう。そこで、前記ベル型変換領域36では、速度関数決定領域34で決定された予測速度関数E(t)(2次関数)をベル型の軌道に変換し、当該変換した軌道を前記予測速度軌道F(t)として算出するものである。具体的には、前述したインピーダンス制御則Iの可変ダンピングによるベル型効果を利用して、ベル型変換領域36は予測速度関数E(t)のベル型化を行なう。すなわち、図7に示すように、ベル型変換領域36は、前記予測速度関数E(t)を用いて前記インピーダンス制御則I(数1参照)を逆に解くことで、当該予測速度関数E(t)を一旦力に変換して仮想的な操作力(予測操作力(図7のforce))を生成する。この予測操作力を入力とみなして、前記インピーダンス制御則Iに導入することで、前記ベル型変換領域36は、可変ダンパのベル型効果より予測速度関数E(t)をベル型に変換する。そして、ベル型変換領域36でベル型化された予測速度関数E(t)が、前記予測速度軌道F(t)となる。   Here, the predicted speed function E (t) approximates a bell-shaped speed waveform, which is preferably a bell shape, to a quadratic function. Therefore, if this is assumed to be a predicted speed trajectory F (t), the forearm in the abnormal movable range is used. The bending motion of the part B is a strange motion. Therefore, in the bell-type conversion area 36, the predicted speed function E (t) (quadratic function) determined in the speed function determination area 34 is converted into a bell-shaped trajectory, and the converted trajectory is converted into the predicted speed trajectory F. It is calculated as (t). Specifically, the bell-type conversion region 36 converts the predicted speed function E (t) into a bell shape by using the bell-type effect by the variable damping of the impedance control law I described above. That is, as shown in FIG. 7, the bell-type transformation region 36 solves the impedance control law I (see Equation 1) in reverse using the predicted speed function E (t), so that the predicted speed function E ( t) is once converted into a force to generate a virtual operation force (predicted operation force (force in FIG. 7)). By assuming this predicted operating force as an input and introducing it into the impedance control law I, the bell-type conversion region 36 converts the predicted speed function E (t) into a bell-type due to the bell-type effect of the variable damper. Then, the predicted speed function E (t) bell-shaped in the bell-shaped conversion area 36 becomes the predicted speed trajectory F (t).

ここで、実施例に係る動作支援装置10では、前記切り換え角度を超える動きが発生した場合に自動モードへと切り換わり、前記予測操作力が0になったとき(目標到達位置へ到達したとき)に手動モードへと切り換わるように設定されている。しかしながら、前記非正常可動範囲では、動作主体は本来力を発揮することができない範囲であるため、前記第2サポート部材14が前腕部Bの荷重を全て支持した状態となる。すなわち、非正常可動範囲での前腕部Bは、前記圧力センサ22に対し常に伸張方向(腕を伸ばす方向)への入力を与え続けている状況となっている。従って、このままでは、自動モードから手動モードへの切り換え時に、ステップ入力のような突発的な入力が圧力センサ22に付与されて危険である。そこで、実施例の動作支援装置10では、1次遅れ要素を用いた入力相殺を行なうことで、圧力センサ22への突発的な入力を回避するようになっている(図8,図9参照)。すなわち、自動モードから手動モードへ切り換わる瞬間の印可入力を1次遅れ要素を用いて遅延出力することで、残留入力がなくなるまでの遅れ時間だけ操作力を緩和するよう設定される。   Here, in the motion support device 10 according to the embodiment, when the movement exceeding the switching angle occurs, the operation supporting device 10 switches to the automatic mode, and the predicted operation force becomes 0 (when the target reaching position is reached). Is set to switch to manual mode. However, in the abnormally movable range, the main subject of movement is a range in which the force cannot be exerted originally, and thus the second support member 14 is in a state of supporting all the load of the forearm portion B. That is, the forearm portion B in the abnormal movable range is in a state in which the pressure sensor 22 is constantly given input in the extension direction (direction in which the arm is extended). Therefore, in this state, when the automatic mode is switched to the manual mode, a sudden input such as a step input is given to the pressure sensor 22 and it is dangerous. Therefore, in the operation support device 10 of the embodiment, the input cancellation using the first-order lag element is performed to avoid sudden input to the pressure sensor 22 (see FIGS. 8 and 9). . In other words, by setting the applied input at the moment of switching from the automatic mode to the manual mode by delay output using the first-order delay element, the operation force is set to be relaxed for the delay time until there is no residual input.

前記駆動制御手段20は、前記速度軌道予測手段18で算出された支援速度Vtおよび予測速度軌道F(t)に基づいて、前記駆動モータ16を駆動させるようになっている。すなわち、手動モードでは、前腕部Bからの入力に基づいて速度軌道予測手段18が支援速度Vtをリアルタイムで算出し、前記駆動制御手段20は当該支援速度Vtに基づいて前記駆動モータ16の駆動を制御する。すると、駆動モータ16は、前記第2サポート部材14を支援速度Vtで回動させて、前腕部Bを支援速度Vtで屈曲動作させるようになっている。一方、自動モードでは、前記駆動制御手段20は、速度軌道算出部32で算出された予測速度軌道F(t)に基づいて前記駆動モータ16を駆動制御する。すると、駆動モータ16は、前記第2サポート部材14を予測速度軌道F(t)に則して回動させて、前腕部Bが前記予測速度軌道F(t)で屈曲動作するよう構成される。   The drive control means 20 drives the drive motor 16 based on the support speed Vt and the predicted speed trajectory F (t) calculated by the speed trajectory prediction means 18. That is, in the manual mode, the speed trajectory predicting means 18 calculates the support speed Vt in real time based on the input from the forearm B, and the drive control means 20 drives the drive motor 16 based on the support speed Vt. Control. Then, the drive motor 16 rotates the second support member 14 at the support speed Vt so that the forearm B is bent at the support speed Vt. On the other hand, in the automatic mode, the drive control means 20 controls the drive motor 16 based on the predicted speed trajectory F (t) calculated by the speed trajectory calculation unit 32. Then, the drive motor 16 is configured to rotate the second support member 14 in accordance with the predicted speed trajectory F (t) so that the forearm portion B bends in the predicted speed trajectory F (t). .

(実施例の作用)
次に、実施例に係る動作支援装置10の作用について説明する。動作主体が上腕部Aおよび前腕部Bに、夫々、第1サポート部材12および第2サポート部材14をセットし、前腕部Bを初期位置まで伸張させる。次に、動作主体は、非正常可動範囲内の任意の目標到達位置を定め、該目標到達位置へ向けて前腕部Bを屈曲動作させる。
(Operation of Example)
Next, the operation of the operation support apparatus 10 according to the embodiment will be described. The moving subject sets the first support member 12 and the second support member 14 to the upper arm portion A and the forearm portion B, respectively, and extends the forearm portion B to the initial position. Next, the moving subject determines an arbitrary target reaching position within the abnormal movable range, and bends the forearm B toward the target reaching position.

動作主体による前腕部Bの屈曲動作により、該前腕部Bを介して前記圧力センサ22へ操作力が入力される。すると、圧力センサ22は、当該入力信号を前記可変インピーダンス制御部28へ送り、該制御部28は前記支援速度Vtを算出する。すなわち、前記インピーダンス制御則Iに入力信号が入力されて、当該時刻での支援速度Vtが算出される。可変インピーダンス制御部28で算出された支援速度Vtは、前記駆動制御手段20へ送られて、該駆動制御手段20は、支援速度Vtに基づいて駆動モータ16の駆動を制御する。すると、駆動モータ16は、前記前腕部Bが支援速度Vtで屈曲動作するよう第2サポート部材14を回動させる。このように、手動モードにおいては、前腕部Bからの入力に基づいて前記可変インピーダンス制御部28がリアルタイムで支援速度Vtを算出し、駆動モータ16は、各時刻で算出された支援速度Vtで第2サポート部材14を回動させる。   An operating force is input to the pressure sensor 22 through the forearm portion B by the bending operation of the forearm portion B by the moving subject. Then, the pressure sensor 22 sends the input signal to the variable impedance control unit 28, and the control unit 28 calculates the support speed Vt. That is, an input signal is input to the impedance control law I, and the assist speed Vt at the time is calculated. The support speed Vt calculated by the variable impedance control unit 28 is sent to the drive control means 20, and the drive control means 20 controls the drive of the drive motor 16 based on the support speed Vt. Then, the drive motor 16 rotates the second support member 14 so that the forearm portion B bends at the support speed Vt. As described above, in the manual mode, the variable impedance control unit 28 calculates the support speed Vt in real time based on the input from the forearm B, and the drive motor 16 operates at the support speed Vt calculated at each time. 2 The support member 14 is rotated.

このように、実施例に係る動作支援装置10は、手動モードにおいて、動作主体からの入力に応じた支援速度Vtを算出し、前腕部Bの屈曲動作を補助的に支援するようになっている。しかも、動作主体の操作力(入力)に応じて小さくなる粘性D(数4参照)を採用したので、手動モードにおいても動作主体の入力がベル型の速度軌道へ補正され、前腕部B(第2サポート部材14)を自然な動きで屈曲動作させることができる。しかも、仮想バネ反力を立上がり遅れ補償として用いたので、動作主体は、自分の操作に対し遅れることなく支援されている感覚を得ることができる。 As described above, the motion support device 10 according to the embodiment calculates the support speed Vt according to the input from the operation subject in the manual mode, and assists the bending motion of the forearm B. . In addition, since the viscosity D I (see Equation 4) that decreases according to the operation force (input) of the operation subject is adopted, the input of the operation subject is corrected to a bell-shaped velocity trajectory even in the manual mode, and the forearm portion B ( The second support member 14) can be bent by natural movement. In addition, since the virtual spring reaction force is used as the rise delay compensation, the moving subject can obtain a sense of being supported without delay with respect to his operation.

次に、前腕部B(第2サポート部材14)が前記予測範囲に到達すると、前記速度測定部30が境界位置での速度vを含む3つのサンプル速度v,v,vを測定する。測定されたサンプル速度v,v,vは、前記速度関数決定領域34へ送られ、該速度関数決定領域34は、サンプル速度v,v,vから数10を用いて予測速度関数E(t)(2次関数)のパラメータa,b,cを算出する。パラメータa,b,cが算出されて前記予測速度関数E(t)が決定すると、該予測速度関数E(t)は前記ベル型変換領域36へ送られる。なお、サンプル速度v,v,vが略等しいとき(第2サポート部材14が等速運動している場合)、前記速度関数決定領域34は、数11、数12に示す予測速度関数E(t)を決定する。 Next, when the forearm B (second support member 14) reaches the predicted range, the velocity measuring unit 30 measures three sample velocities v 1 , v 2 , and v 3 including the velocity v 1 at the boundary position. To do. The measured sample velocities v 1 , v 2 , v 3 are sent to the velocity function determination area 34, which predicts using the sample velocities v 1 , v 2 , v 3 using Equation 10 Parameters a, b, and c of the speed function E (t) (secondary function) are calculated. When the parameters a, b, and c are calculated and the predicted speed function E (t) is determined, the predicted speed function E (t) is sent to the bell-type conversion area 36. Note that when the sample velocities v 1 , v 2 , and v 3 are substantially equal (when the second support member 14 is moving at a constant speed), the speed function determination region 34 is the predicted speed function shown in Equations 11 and 12. E (t) is determined.

前記ベル型変換領域36では、図7に示すように、算出された予測速度関数E(t)を用いて前記インピーダンス制御則Iを逆算し、該予測速度関数E(t)に対応する前記予測操作力を算出する。そして、一旦算出された予測操作力を再びインピーダンス制御則Iへ導入することで、予測速度関数E(t)をベル型化する。すなわち、ベル型変換領域36は、インピーダンス制御則Iの可変ダンピングによるベル型効果を利用して、2次関数である予測速度関数E(t)を人間の自然な動作であるベル型の軌道に変換し、この軌道を前記予測速度軌道F(t)として算出する。   In the bell-shaped conversion region 36, as shown in FIG. 7, the impedance control law I is calculated back using the calculated predicted speed function E (t), and the prediction corresponding to the predicted speed function E (t) is performed. Calculate the operating force. Then, by introducing the predicted operation force once calculated into the impedance control law I, the predicted speed function E (t) is bell-shaped. That is, the bell-type conversion region 36 uses the bell-type effect due to the variable damping of the impedance control law I to convert the predicted speed function E (t), which is a quadratic function, into a bell-type trajectory that is a natural human action. Then, the trajectory is calculated as the predicted speed trajectory F (t).

前記速度軌道算出部32で算出された予測速度軌道F(t)は、前記駆動制御手段20へ送られ、該駆動制御手段20は予測速度軌道F(t)に基づいて駆動モータ16の駆動を制御する。すると、駆動モータ16は、前記非正常可動範囲で第2サポート部材14が前記予測速度軌道F(t)に則して回動させる。すなわち、前腕部Bは、第2サポート部材14の支援により、非正常可動範囲を前記予測速度軌道F(t)に沿って屈曲動作する。そして、予測速度軌道F(t)が0となったときに駆動モータ16は、前記第2サポート部材14を停止させて、前腕部Bが所定位置(角度)で停止する。このとき、前腕部Bは、前記正常可動範囲での第2サポート部材14(前腕部B)の動作に基づいて算出された予測速度軌道F(t)に従って停止していることから、前腕部Bは、動作主体が定めた目標到達位置の付近で停止することとなる。   The predicted speed trajectory F (t) calculated by the speed trajectory calculation unit 32 is sent to the drive control means 20, and the drive control means 20 drives the drive motor 16 based on the predicted speed trajectory F (t). Control. Then, the drive motor 16 causes the second support member 14 to rotate in accordance with the predicted speed trajectory F (t) within the abnormally movable range. That is, the forearm portion B bends along the predicted speed trajectory F (t) with the assistance of the second support member 14 along the abnormal speed range. When the predicted speed trajectory F (t) becomes 0, the drive motor 16 stops the second support member 14 and the forearm B stops at a predetermined position (angle). At this time, the forearm B is stopped according to the predicted speed trajectory F (t) calculated based on the operation of the second support member 14 (the forearm B) in the normal movable range. Will stop near the target position determined by the operating subject.

このように、実施例に係る動作支援装置10によれば、正常可動範囲での屈曲動作に基づいた支援を行なうようにしたので、従来例で説明したマスタースレーブ方式のように、左右の前腕部が同じ屈曲動作をするようなことはなく、日常生活での動作支援に本動作支援装置10を利用することができる。また、正常可動範囲での前腕部Bの動作に基づいて算出された予測速度軌道F(t)に従って、非正常可動範囲で前腕部Bを屈曲動作させるので、屈曲動作が正常可動範囲から非正常可動範囲へ途切れることなく移行して、違和感の少ない動作支援を行ない得る。   As described above, according to the motion support device 10 according to the embodiment, since the support based on the bending motion in the normal movable range is performed, the left and right forearm portions are similar to the master-slave method described in the conventional example. Do not perform the same bending motion, and the motion support device 10 can be used for motion support in daily life. Further, since the forearm B is bent in the abnormal movable range according to the predicted speed trajectory F (t) calculated based on the movement of the forearm B in the normal movable range, the bending operation is abnormal from the normal movable range. It is possible to move to the movable range without interruption and provide operation support with less sense of incongruity.

前記速度軌道予測手段18で算出される予測速度軌道F(t)は、人間の自然な動作に基づくベル型の軌道に近似されるので、非正常可動範囲で支援される前腕部Bの屈曲動作が自然な動きとなり、また、動作主体が当該自然な動きを意識することで、より高いリハビリ効果を得ることができる。しかも、ベル型の予測速度軌道F(t)を算出することで、動作主体の望む目標到達位置を高い精度で予測することができる。更に、実施例に係る動作支援装置10では、予測速度関数E(t)をパラメータの少ない2次関数としたので、予測速度軌道F(t)の算出に要する計算量を少なくでき、正常可動範囲から非正常可動範囲への移行時に違和感の少ない動作支援を実現することができる。   Since the predicted speed trajectory F (t) calculated by the speed trajectory predicting means 18 is approximated to a bell-shaped trajectory based on a natural human motion, the bending motion of the forearm portion B supported in the abnormal movable range. Becomes a natural movement, and a higher rehabilitation effect can be obtained by the action subject being aware of the natural movement. In addition, by calculating the bell-shaped predicted speed trajectory F (t), it is possible to predict the target arrival position desired by the operating subject with high accuracy. Furthermore, in the motion support apparatus 10 according to the embodiment, the predicted speed function E (t) is a quadratic function with few parameters, so that the amount of calculation required for calculating the predicted speed trajectory F (t) can be reduced, and the normal movable range. Operation support with little discomfort can be realized at the time of transition from the normal to the non-normal movable range.

なお、第2サポート部材14が停止すると、動作支援装置は、自動モードから手動モードへ切り換わり、前腕部Bから圧力センサ22への入力が可能となる。しかし、動作主体の前腕部Bは、非正常可動範囲で力を殆ど加えられないため、前腕部Bの荷重を第2サポート部材14が支持した状態となっており、大きな入力が圧力センサ22へ加えられている。しかるに、実施例に係る動作支援装置10では、1次遅れ要素を用いた入力相殺を行なうことで、自動モードから手動モードへ切り換わる瞬間の印可入力を緩和させている(図8,図9参照)。従って、モードの切り換え時に第2サポート部材14が突発的に伸張動作するようなことはなく、前腕部Bをゆっくりと伸張動作させることができ安全である。   When the second support member 14 is stopped, the operation support device is switched from the automatic mode to the manual mode, and input from the forearm portion B to the pressure sensor 22 becomes possible. However, since the forearm B, which is the main subject of the operation, hardly receives any force in the abnormally movable range, the load on the forearm B is supported by the second support member 14, and a large input is input to the pressure sensor 22. It has been added. However, in the motion support device 10 according to the embodiment, the applied input at the moment of switching from the automatic mode to the manual mode is relaxed by performing input cancellation using the first-order lag element (see FIGS. 8 and 9). ). Therefore, the second support member 14 does not suddenly extend when the mode is switched, and the forearm portion B can be slowly extended to be safe.

(検証実験1)
次に、実施例に係る動作支援装置10のシステム挙動を確認するため、検証実験を行なった。図10にモード切り換え時のシステムの挙動を示す。グラフの上段からインピーダンス制御則Iへの入力、動作主体による前腕部Bの操作力、軌道推定による予測操作力、自動制御判定、角度および角速度となっている。インピーダンスパラメータは、M=0.0002,D=0.5,A=0.5,τks=0.05,τksi=0.01であり、切り換え角度は80[deg]とした。なお、スイッチングの様子が分かり易くなるよう、一度自動モードに移行したら予測操作力に関係なく3秒間自動モード状態を維持するよう設定している。図10より、手動モードから自動モードへ切り換わる際、不連続点が存在することなく移行しており、速度波形は略ベル型に近い形を形成していることが分かる。自動モード中は、人間がどれだけ力を加えても入力には反映されておらず、手動モードへ切り換わる瞬間に入力を与え続けていたとしても突発的にシステムへ入力が加わらず、緩やかにシステム入力が生成されている。
(Verification experiment 1)
Next, a verification experiment was performed in order to confirm the system behavior of the operation support apparatus 10 according to the example. FIG. 10 shows the behavior of the system when the mode is switched. From the upper part of the graph, the input to the impedance control law I, the operating force of the forearm B by the subject, the predicted operating force by trajectory estimation, automatic control determination, angle and angular velocity. The impedance parameters were M = 0.0002, D 0 = 0.5, A = 0.5, τ ks = 0.05, τ ksi = 0.01, and the switching angle was 80 [deg]. In order to make the switching state easy to understand, once the automatic mode is entered, the automatic mode state is set to be maintained for 3 seconds regardless of the predicted operation force. From FIG. 10, it can be seen that when switching from the manual mode to the automatic mode, there is no discontinuity, and the velocity waveform forms a substantially bell shape. During the automatic mode, no matter how much force a person applies, it is not reflected in the input, and even if the input continues to be given at the moment of switching to the manual mode, no input is suddenly added to the system, and it is slowly System input is being generated.

(検証実験2)
図11に予測軌道の精度について検証した実験の結果を示す。実験内容は目標到達位置を60,70,80,70,90[deg]に設定し、その目標到達位置へ到達するように腕を動かす内容である。切り換え角度は60[deg]とし、それ以上の角度では屈曲方向のセンサ入力を遮断している。グラフ上段から、インピーダンス制御則Iへの入力、軌道推定による予測操作力、自動制御判定、角度、角速度となっている。インピーダンスパラメータは検証実験1と同じである。目標到達位置へは、±5[deg]ほどの誤差で到達しており、良好に到達予測できていると云える。システム入力、速度波形ともに連続かつ滑らかで、時間軸方向に略対称となっており、とても自然な到達運動が実現できている。
(Verification experiment 2)
FIG. 11 shows the results of an experiment that verified the accuracy of the predicted trajectory. The content of the experiment is that the target reaching position is set to 60, 70, 80, 70, 90 [deg], and the arm is moved so as to reach the target reaching position. The switching angle is 60 [deg], and the sensor input in the bending direction is cut off at an angle larger than that. From the upper part of the graph, there are input to the impedance control law I, predicted operation force by trajectory estimation, automatic control determination, angle, and angular velocity. The impedance parameter is the same as in verification experiment 1. The target arrival position is reached with an error of about ± 5 [deg], and it can be said that the target arrival position can be predicted well. Both the system input and the velocity waveform are continuous and smooth, and are almost symmetrical in the time axis direction, achieving a very natural reaching movement.

なお、本発明に係る動作支援装置としては、上記実施例に限定される訳でなく、以下のような変更が可能である。
(1) 実施例では、動作支援装置が上肢の前腕部を支援する構成としたが、例えば、動作主体の肩の関節を軸として、上腕部の回動を支援するようにしてもよい。また、動作支援装置により下肢(例えば、下腿部)の動作を支援することも可能である。
(2) 実施例では、動作支援装置は、動作主体の前腕部を、可動範囲(正常可動範囲および非正常可動範囲)全体に亘って支援する構成とした。しかしながら、例えば、正常可動範囲については自力による正常な屈曲動作が可能で、非正常可動範囲でのみ自力動作が不能となる場合には、非正常可動範囲でのみ自動モードでの支援を行なえばよく、正常可動範囲での支援(手動モード)は不要である。
(3) 実施例では、正常可動範囲(手動モード)においてインピーダンス制御による動作支援を行なったが、他の公知の制御手法により正常可動範囲での動作支援を行なってもよい。
(4) 実施例では、予測速度関数を2次関数に設定したが、上に凸のピークを1つ有する関数であれば、3次関数、4次関数等を採用してもよい。例えば、3次関数の予測速度軌道関数を採用した場合には、予測速度関数を決定するサンプル速度は4つ必要となる。また、速度軌道予測手段において、数7で示した評価関数を最適化するベル型の速度軌道を直接算出するようにしてもよい。この場合、ベル型変換領域は不要となる。
(5) 実施例では、ベル型変換領域がインピーダンス制御則を逆算して一旦予測操作力を算出し、再度、予測操作力をインピーダンス制御則へ導入することで、予測速度関数(2次関数)をベル型化した。しかしながら、例えば、図8,図9に示すような1次遅れ要素を用いて、予測速度関数をベル型化するようにしてもよい。
(6) 実施例では、速度軌道予測手段に可変インピーダンス制御部を設けたが、可変インピーダンス制御部を別体構成としてもよい。
The operation support apparatus according to the present invention is not limited to the above embodiment, and the following modifications are possible.
(1) In the embodiment, the motion support device is configured to support the forearm portion of the upper limb. However, for example, the rotation of the upper arm portion may be supported around the shoulder joint of the motion subject. It is also possible to support the movement of the lower limbs (for example, the lower leg) by the movement support device.
(2) In the embodiment, the motion support apparatus is configured to support the forearm portion of the motion subject over the entire movable range (normal movable range and abnormal movable range). However, for example, when the normal movable range can be normally bent by its own force, and the self-moving operation cannot be performed only in the abnormal movable range, it is only necessary to provide support in the automatic mode only in the abnormal movable range. Assistance in the normal movable range (manual mode) is unnecessary.
(3) In the embodiment, the operation support by the impedance control is performed in the normal movable range (manual mode), but the operation support in the normal movable range may be performed by another known control method.
(4) In the embodiment, the prediction speed function is set to a quadratic function. However, a cubic function, a quadratic function, or the like may be adopted as long as the function has one convex peak. For example, when a predicted speed orbit function of a cubic function is adopted, four sample speeds for determining the predicted speed function are required. Further, the velocity trajectory predicting means may directly calculate a bell-shaped velocity trajectory that optimizes the evaluation function shown in Equation 7. In this case, the bell type conversion area is not necessary.
(5) In the embodiment, the bell-type transformation region calculates the predicted operating force by calculating back the impedance control law, and then introduces the predicted operating force into the impedance control law again, so that the predicted speed function (secondary function) Was made bell-shaped. However, for example, the predicted speed function may be bell-shaped using a first-order lag element as shown in FIGS.
(6) Although the variable impedance control unit is provided in the velocity trajectory prediction unit in the embodiment, the variable impedance control unit may be configured separately.

14 第2サポート部材(支援手段),16 駆動モータ(駆動手段)
18 速度軌道予測手段,20 駆動制御手段,30 速度測定部
32 速度軌道算出部,34 速度関数決定領域,36 ベル型変換領域
B 前腕部,F(t) 予測速度関数,C 肘関節(関節)
,v,v サンプル速度,E(t) 予測速度関数,a, b, c パラメータ
14 Second support member (support means), 16 Drive motor (drive means)
18 speed trajectory prediction means, 20 drive control means, 30 speed measurement section 32 speed trajectory calculation section, 34 speed function determination area, 36 bell type conversion area B forearm, F (t) predicted speed function, C elbow joint (joint)
v 1 , v 2 , v 3 sample rate, E (t) predicted velocity function, a, b, c parameters

Claims (4)

関節(C)を軸に屈曲動作する身体部位(B)に装着される支援手段(14)と、前記支援手段(14)を作動させる駆動手段(16)とを備え、動作主体の力に基づく正常動作が不能な非正常可動範囲において前記駆動手段(16)を駆動して前記支援手段(14)により身体部位(B)を屈曲動作させる動作支援装置であって、
動作主体の力に基づく正常動作が可能な正常可動範囲での身体部位(B)の屈曲動作に基づいて、該正常可動範囲内の初期位置から操作主体が望む前記非正常可動範囲内の任意の目標到達位置までの身体部位(B)の予測速度軌道(F(t))を算出する速度軌道予測手段(18)と、
前記速度軌道予測手段(18)で算出された予測速度軌道(F(t))に基づいて前記駆動手段(16)の駆動を制御する駆動制御手段(20)とを備え、
前記速度軌道予測手段(18)は、
前記正常可動範囲での身体部位(B)の任意時刻における複数の速度(v2,v3)と、該正常可動範囲および非正常可動範囲の境界位置における身体部位の速度(v1)とからなるサンプル速度(v1,v2,v3)を測定する速度測定部(30)と、
前記速度測定部(30)が測定したサンプル速度(v1,v2,v3)に基づいて、前記予測速度軌道(F(t))を上に凸のピークを1つ有する軌道として算出する速度軌道算出部(32)とを備え、
前記駆動制御手段(20)は、前記速度軌道算出部(32)で算出された予測速度軌道(F(t))に基づき前記駆動手段(16)の駆動を制御して、非正常可動範囲を身体部位(B)が予測速度軌道(F(t))で屈曲動作するよう該駆動手段(16)が前記支援手段(14)を作動させる
ことを特徴とする動作支援装置。
A support means (14) mounted on a body part (B) that bends around a joint (C) as an axis, and a drive means (16) that operates the support means (14). An operation support apparatus that drives the drive means (16) in a non-normal movable range in which normal operation is impossible, and causes the body part (B) to bend by the support means (14),
Based on the bending motion of the body part (B) in the normal movable range in which the normal motion based on the force of the motion subject is possible, any desired in the non-normal motion range desired by the operating subject from the initial position in the normal motion range A speed trajectory prediction means (18) for calculating a predicted speed trajectory (F (t)) of the body part (B) to the target reaching position;
Drive control means (20) for controlling the drive of the drive means (16) based on the predicted speed trajectory (F (t)) calculated by the speed trajectory prediction means (18),
The velocity trajectory predicting means (18)
From a plurality of speeds (v 2 , v 3 ) at any time of the body part (B) in the normal movable range and the speed (v 1 ) of the body part at the boundary position between the normal movable range and the abnormal movable range A velocity measuring unit (30) for measuring the sample velocity (v 1 , v 2 , v 3 ),
Based on the sample velocities (v 1 , v 2 , v 3 ) measured by the velocity measuring unit (30), the predicted velocity trajectory (F (t)) is calculated as a trajectory having one upward convex peak. A speed trajectory calculation unit (32),
The drive control means (20) controls the drive of the drive means (16) based on the predicted speed trajectory (F (t)) calculated by the speed trajectory calculation section (32), and sets the abnormal movable range. The motion support device, wherein the drive means (16) activates the support means (14) so that the body part (B) bends in the predicted speed trajectory (F (t)).
前記速度軌道算出部(32)は、前記予測速度軌道(F(t))として、始点において加速度が漸増すると共に終点において加速度が漸減し、時間軸方向に略対称なベル型の軌道を算出する請求項1記載の動作支援装置。   The velocity trajectory calculation unit (32) calculates a bell-shaped trajectory that is substantially symmetrical in the time axis direction as the predicted velocity trajectory (F (t)), with acceleration gradually increasing at the start point and gradually decreasing at the end point. The operation support apparatus according to claim 1. 前記速度軌道算出部(32)は、2次以上の関数であって上に凸のピークを1つ有する予測速度関数(E(t))のパラメータ(a,b,c)を前記サンプル速度(v1,v2,v3)から算出して該予測速度関数(E(t))を決定する速度関数決定領域(34)と、該速度関数決定領域(34)で決定された予測速度関数(E(t))を前記ベル型の軌道に変換して前記予測速度軌道(F(t))を算出するベル型変換領域(36)とを備える請求項2記載の動作支援装置。 The velocity trajectory calculation unit (32) sets parameters (a, b, c) of a predicted velocity function (E (t)) that is a quadratic or higher-order function and has one convex peak to the sample velocity ( v 1 , v 2 , v 3 ) and calculating the predicted speed function (E (t)) to determine the predicted speed function (34), and the predicted speed function determined in the speed function determined area (34) The motion support apparatus according to claim 2, further comprising: a bell-type conversion region (36) for converting (E (t)) into the bell-type trajectory to calculate the predicted speed trajectory (F (t)). 前記予測速度関数(E(t))は、2次関数である請求項3記載の動作支援装置。   The motion support apparatus according to claim 3, wherein the predicted speed function (E (t)) is a quadratic function.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013035814A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-14 国立大学法人 和歌山大学 Power-assisting robotic device and control method thereof
JP2013052192A (en) * 2011-09-06 2013-03-21 Wakayama Univ Power assist robotic device and control method of the same
JP2014113225A (en) * 2012-12-07 2014-06-26 Hiroshima Univ Apparatus, method, and program for evaluating human body motion
KR101472264B1 (en) * 2013-07-05 2014-12-24 한국기계연구원 Rehabilitation task optimizing system and a method for optimizing rehabilitation task using the same
KR102140010B1 (en) * 2019-03-07 2020-08-04 하이윈 테크놀로지스 코포레이션 Training system for upper limb and control method thereof
CN111558202A (en) * 2019-02-14 2020-08-21 上银科技股份有限公司 Upper limb training system and control method
US11123608B2 (en) 2019-03-05 2021-09-21 Hiwin Technologies Corp. Upper limb training system and control method thereof

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013035814A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-14 国立大学法人 和歌山大学 Power-assisting robotic device and control method thereof
JP2013052192A (en) * 2011-09-06 2013-03-21 Wakayama Univ Power assist robotic device and control method of the same
US9855654B2 (en) 2011-09-06 2018-01-02 Wakayama University Power assist robot apparatus and control method therefor
JP2014113225A (en) * 2012-12-07 2014-06-26 Hiroshima Univ Apparatus, method, and program for evaluating human body motion
KR101472264B1 (en) * 2013-07-05 2014-12-24 한국기계연구원 Rehabilitation task optimizing system and a method for optimizing rehabilitation task using the same
CN111558202A (en) * 2019-02-14 2020-08-21 上银科技股份有限公司 Upper limb training system and control method
CN111558202B (en) * 2019-02-14 2021-06-29 上银科技股份有限公司 Upper limb training system and control method
US11123608B2 (en) 2019-03-05 2021-09-21 Hiwin Technologies Corp. Upper limb training system and control method thereof
KR102140010B1 (en) * 2019-03-07 2020-08-04 하이윈 테크놀로지스 코포레이션 Training system for upper limb and control method thereof

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