JP2011200394A - Device and method for analyzing walking action, and program - Google Patents

Device and method for analyzing walking action, and program Download PDF

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昌幸 今井田
Hiroji Osawa
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quantitatively analyze the walking action of a person mounted with a walking aid device.SOLUTION: First, a distance X in front and rear directions from the hip joint 212 of a mounting leg 210 to the toe 218 is calculated in first timing when the heel 219 of the mounting leg 210 mounted with the walking aid device separates the ground. Secondly, a distance Y in the front and rear directions from the hip joint 212 of the mounting leg 210 to the toe 218 is calculated in a second timing when the heel 219 of the mounting leg 210 is abutted onto the ground. Thus, the stride length A of the mounting leg 210 is obtained as A=2X+2Y through the use of the calculated distances X, Y.

Description

本発明は、歩行動作を分析する技術に関し、特に、歩行補助装置を装着した人の歩行動作を分析する技術に関する。   The present invention relates to a technique for analyzing a walking action, and more particularly to a technique for analyzing a walking action of a person wearing a walking assistance device.

特許文献1に、装着型の歩行補助装置が開示されている。この歩行補助装置は、装着者の脚の各部に固定される複数の装着部と、それらの装着部を揺動可能に連結する関節機構と、その関節機構を駆動するアクチュエータを備えており、そのアクチュエータの動作を経時的に制御することによって、歩行時における装着者の脚の動きをアシストする。この種の歩行補助装置は、例えば身体能力が低下した患者のリハビリテーションにおいて、患者の機能回復を有意に促進させるものと期待されている。   Patent Document 1 discloses a wearable walking assist device. The walking assist device includes a plurality of mounting parts fixed to each part of the wearer's leg, a joint mechanism that connects the mounting parts so as to be swingable, and an actuator that drives the joint mechanism, By controlling the operation of the actuator over time, the movement of the wearer's leg during walking is assisted. This type of walking assist device is expected to significantly promote the recovery of the function of the patient, for example, in the rehabilitation of the patient whose physical ability has deteriorated.

特開2010−35899号公報JP 2010-35899 A

リハビリテーションでは、患者の機能回復の程度に応じて、その内容が決定及び調整される。従って、患者のリハビリテーションを適切に進めるためには、その機能回復の程度を定量的に把握することが望ましい。しかしながら、従来のリハビリテーションでは、理学療法士といった介助者が、その経験に基づいて、患者の機能回復の程度を判断しており、その判断には客観性に欠けるという問題がある。特に、歩行補助装置を利用するリハビリテーションでは、患者の機能回復の程度に応じて、歩行補助装置の動作態様(動作パラメータ等)を細かに調整する必要があり、そのためには、歩行補助装置を装着した患者の歩行動作を定量的に分析し、その機能回復の程度を客観的に把握することが求められる。   In rehabilitation, the content is determined and adjusted according to the degree of functional recovery of the patient. Therefore, in order to appropriately advance patient rehabilitation, it is desirable to quantitatively grasp the degree of functional recovery. However, in the conventional rehabilitation, an assistant such as a physical therapist determines the degree of functional recovery of the patient based on the experience, and there is a problem that the determination lacks objectivity. In particular, in rehabilitation using a walking assist device, it is necessary to finely adjust the operation mode (operating parameters, etc.) of the walking assist device according to the degree of recovery of the function of the patient. It is required to quantitatively analyze the walking motion of the patient who has performed and objectively grasp the degree of functional recovery.

上述の事実を鑑み、本発明は、歩行補助装置を装着した人の歩行動作を定量的に分析するための技術を提供し、それにより、例えば歩行補助装置を利用したリハビリテーションにおいて、患者やその介助者が機能回復の程度を客観的に把握することを可能とする。   In view of the above-described facts, the present invention provides a technique for quantitatively analyzing a walking motion of a person wearing a walking assistance device, and thereby, for example, in rehabilitation using a walking assistance device, the patient and its assistance. Enables a person to objectively grasp the degree of functional recovery.

本発明は、人の一方の脚に装着される歩行補助装置を装着した人の歩行動作を分析する分析装置に具現化される。この分析装置は、歩行補助装置を装着した装着脚の大腿及び下腿の長さをそれぞれ記憶する記憶手段と、装着脚の大腿の姿勢角を検出する大腿姿勢角検出手段と、装着脚の下腿の姿勢角を検出する下腿姿勢角検出手段と、装着脚の踵が地面から離間する第1のタイミングと、装着脚の踵へ当接する第2のタイミングを、それぞれ検出する踵接地検出手段と、検出された第1のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶手段に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第1距離計算手段と、検出された第2のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶手段に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第2距離計算手段と、第1距離計算手段及び第2距離計算手段によって計算された距離を用いて、装着脚の歩幅を計算する歩幅計算手段を備えている。なお、ここでいう装着脚の歩幅とは、装着脚の足先が地面から離間した位置から、装着脚の足先が次に地面へ当接した位置までの、前後方向(歩行方向)の距離を意味する。   The present invention is embodied in an analyzer that analyzes a walking motion of a person wearing a walking assist device that is worn on one leg of the person. The analyzer includes a storage means for storing the length of the thigh and the lower leg of the wearing leg to which the walking assist device is attached, a thigh posture angle detecting means for detecting a posture angle of the thigh of the wearing leg, Crus posture angle detecting means for detecting a posture angle, heel contact detection means for detecting a first timing at which the heel of the mounting leg moves away from the ground, and a second timing at which the heel of the mounting leg abuts against the heel of the mounting leg, and detection Using the thigh and lower leg posture angles detected at the first timing and the lengths of the thighs and lower legs stored in the storage means, the distance in the front-rear direction from the hip joint to the toes is calculated. Using the first distance calculation means, the posture angles of the thighs and lower legs detected at the detected second timing, and the lengths of the thighs and lower legs stored in the storage means, Front to back A second distance calculating means for calculating the distance, using the calculated distance by the first distance calculating means and the second distance calculating means, and a step length calculating means for calculating a stride of mounting legs. Here, the stride length of the mounting leg is the distance in the front-rear direction (walking direction) from the position where the foot of the mounting leg is separated from the ground to the position where the foot of the mounting leg next contacts the ground. Means.

この分析装置は、先ず、装着脚の踵が地面から離間する第1のタイミングで、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する。装着脚の踵が地面から離間する第1のタイミングは、実質的に、装着脚の足先が股関節に対して最も後方に位置するタイミングであって、かつ、他方の足先(非装着脚の足先)が股関節に対して最も前方に位置するタイミングでもある。さらに、このタイミングでは、両方の脚が同程度に伸びており、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離と、非装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離が、ほぼ等しくなっている。そのことから、上記した第1のタイミングで計算される距離は、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離であるとともに、非装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離にもほぼ等しいものとなる。従って、第1のタイミングで計算した距離を二倍にすると、後方に位置する装着脚の足先から、前方に位置する非装着脚の足先までの、前後方向の距離(即ち、第1のタイミングにおける一歩分の歩幅)を求めることができる。   This analyzer first calculates the distance in the front-rear direction from the hip joint of the mounting leg to the tip of the foot at the first timing when the heel of the mounting leg is separated from the ground. The first timing at which the heel of the mounting leg is separated from the ground is substantially the timing at which the toe of the mounting leg is positioned most backward with respect to the hip joint, and the other toe (the non-mounting leg) This is also the timing at which the toes are positioned in front of the hip joint. In addition, at this timing, both legs are extended to the same extent, and the distance in the front-rear direction from the hip joint of the attached leg to the toe and the distance in the front-rear direction from the hip joint of the non-attached leg to the toe are almost equal. It has become. Therefore, the distance calculated at the first timing described above is the distance in the front-rear direction from the hip joint of the attached leg to the foot tip, and is also the distance in the front-rear direction from the hip joint of the non-attached leg to the foot tip. It will be almost equal. Therefore, when the distance calculated at the first timing is doubled, the distance in the front-rear direction (ie, the first distance) from the toe of the attached leg located at the rear to the toe of the non-attached leg located at the front The step length for one step in the timing) can be obtained.

次に、分析装置は、装着脚の踵が地面へ当接する第2のタイミングで、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する。装着脚の踵が地面へ当接する第2のタイミングは、実質的に、装着脚の足先が股関節に対して最も前方に位置するタイミングであって、かつ、非装着脚の足先が股関節に対して最も後方に位置するタイミングでもある。さらに、このタイミングでは、両方の脚がほぼ伸びきっており、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離と、非装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離が、ほぼ等しくなっている。そのことから、上記した第2のタイミングで計算される距離は、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離であるとともに、非装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離にもほぼ等しいものとなる。従って、第2のタイミングで計算した距離を二倍にすると、後方に位置する非装着脚の足先から、前方に位置する装着脚の足先までの、前後方向の距離(即ち、第2のタイミングにおける一歩分の歩幅)を求めることができる。   Next, the analyzer calculates the distance in the front-rear direction from the hip joint of the mounting leg to the tip of the foot at the second timing when the heel of the mounting leg contacts the ground. The second timing at which the heel of the mounting leg abuts on the ground is substantially the timing at which the toes of the mounting legs are positioned most forward with respect to the hip joint, and the toes of the non-mounting leg are at the hip joint. On the other hand, it is also the timing at which it is located most backward. Furthermore, at this timing, both legs are almost extended, and the distance in the front-rear direction from the hip joint of the attached leg to the tip of the foot and the distance in the front-rear direction from the hip joint of the non-attached leg to the tip of the foot are substantially equal. ing. Therefore, the distance calculated at the second timing described above is the distance in the front-rear direction from the hip joint of the attached leg to the tip of the foot, and the distance in the front-rear direction from the hip joint of the non-attached leg to the tip of the foot. It will be almost equal. Therefore, when the distance calculated at the second timing is doubled, the distance in the front-rear direction (ie, the second distance) from the toe of the non-wearing leg located at the rear to the toe of the wearing leg located at the front The step length for one step in the timing) can be obtained.

そして、分析装置は、第1のタイミング及び第2のタイミングで計算した距離を用いて、装着脚の歩幅を計算する。上記の説明から明らかなように、第1のタイミングで計算した距離の二倍に、第2のタイミングで計算した距離の二倍を加算すると、装着脚の歩幅を求めることができる。なお、この計算手法は一例であり、例えば装着者の歩行動作の特徴に応じて、所定の係数を掛け合わせることも有効であり、それによって、装着脚の歩幅をより正確に求めることができる。例えばリハビリテーションでは、患者の患脚(機能低下を起こしている脚)の歩幅が、その機能回復の程度を判断する重要な指針となる。従って、装着脚の歩幅を定量的に求めることができると、歩行補助装置を利用したリハビリテーションにおいて、患者の機能回復の程度を客観的に把握することが可能となる。   Then, the analyzer calculates the stride length of the wearing leg using the distance calculated at the first timing and the second timing. As is clear from the above description, the stride of the wearing leg can be obtained by adding twice the distance calculated at the second timing to twice the distance calculated at the first timing. Note that this calculation method is an example, and it is also effective to multiply a predetermined coefficient in accordance with, for example, the characteristics of the walking motion of the wearer, whereby the stride length of the wearing leg can be obtained more accurately. For example, in rehabilitation, the stride of a patient's affected leg (a leg that has deteriorated function) is an important guideline for determining the degree of functional recovery. Therefore, if the stride length of the attached leg can be obtained quantitatively, it is possible to objectively grasp the degree of functional recovery of the patient in rehabilitation using the walking assist device.

本発明は、歩行補助装置が有するセンサ群を有効に利用して、その装着者の歩行動作を分析することを一つの目的とする。即ち、本発明は、多くの歩行補助装置が既に保有するセンサ群を考慮し、その限られたセンサ群から得られる情報のみを用いて、装着者の歩行動作を分析する手法を提案するものである。従って、上記した大腿姿勢角検出手段、下腿姿勢角検出手段、及び、踵接地検出手段は、歩行補助装置に設けられたセンサの出力値を用いて、大腿の姿勢角、下腿の姿勢角、及び、第1のタイミング並びに第2のタイミングを、それぞれ検出することが好ましい。ただし、本発明の技術は、歩行補助装置に既存するセンサ類を使用しなくとも、一定の作用効果を奏するものであり、分析に必要とされるセンサ類が歩行補助装置に存在しない場合は、必要なセンサを歩行補助装置又は装着者に別途取り付けてもよい。   An object of the present invention is to analyze a walking motion of a wearer by effectively using a sensor group included in a walking assist device. That is, the present invention proposes a method for analyzing the walking motion of the wearer using only information obtained from the limited sensor group in consideration of the sensor group already possessed by many walking assist devices. is there. Therefore, the above-described thigh posture angle detection means, crus posture angle detection means, and heel contact detection means use the output value of the sensor provided in the walking assist device, and the thigh posture angle, the lower leg posture angle, and It is preferable to detect the first timing and the second timing, respectively. However, the technology of the present invention has a certain effect even without using sensors existing in the walking assist device, and when the sensors required for the analysis are not present in the walking assist device, Necessary sensors may be separately attached to the walking assist device or the wearer.

上記した分析装置は、検出された第1のタイミングから検出された第2のタイミングまでの遊脚期間を計時する計時手段と、計時手段によって計時された時間と、歩幅計算手段によって計算された歩幅を用いて、歩行補助装置を装着した人の歩行速度を計算する速度計算手段を、さらに備えることが好ましい。この分析装置によると、装着者の歩行速度についても定量的に把握することができ、例えば歩行補助装置を利用したリハビリテーションにおいて、患者の機能回復の程度をより客観的に把握することが可能となる。   The analysis device described above includes a time measuring means for measuring the swing leg period from the detected first timing to the detected second timing, a time measured by the time measuring means, and a stride calculated by the stride calculating means. It is preferable to further include a speed calculation means for calculating the walking speed of the person wearing the walking assist device. According to this analyzer, the walking speed of the wearer can be grasped quantitatively. For example, in rehabilitation using a walking assist device, the degree of functional recovery of the patient can be grasped more objectively. .

上記した分析装置は、検出された第1のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶手段に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節の高さ位置を計算する股関節高さ計算手段と、股関節高さ計算手段によって計算された高さ位置と、第1のタイミングから第2のタイミングまでの遊脚期間に検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶手段に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、当該遊脚期間における装着脚の足先の高さ位置を計算する足先高さ計算手段を、さらに備えることが好ましい。この分析装置によると、装着脚が遊脚となっている期間における足先の運び(特に、足先の上げ具合)についても定量的に把握することができ、例えば歩行補助装置を利用したリハビリテーションにおいて、患者の機能回復の程度をさらに客観的に把握することが可能となる。   The analysis device described above uses the posture angles of the thighs and lower legs detected at the first timing detected and the lengths of the thighs and lower legs stored in the storage means, so that the height position of the hip joint of the mounting leg Hip height calculating means for calculating the height position calculated by the hip joint height calculating means, and posture angles of the thighs and lower legs detected during the swing leg period from the first timing to the second timing, It is preferable to further include a foot height calculating means for calculating the height position of the toes of the attached leg during the free leg period using the lengths of the thighs and lower legs stored in the storage means. According to this analysis device, it is possible to quantitatively grasp the toe transport (especially how the toes are raised) during the period when the attached leg is a free leg. For example, in rehabilitation using a walking assist device It becomes possible to more objectively grasp the degree of functional recovery of the patient.

本発明は、人の一方の脚に装着される歩行補助装置を装着した人の歩行動作を分析する分析方法にも具現化される。この分析方法は、歩行補助装置を装着した装着脚の大腿及び下腿の長さをそれぞれ記憶する記憶工程と、装着脚の大腿の姿勢角を検出する大腿姿勢角検出工程と、装着脚の下腿の姿勢角を検出する下腿姿勢角検出工程と、装着脚の踵が地面から離間する第1のタイミングと、装着脚の踵へ当接する第2のタイミング接触を、それぞれ検出する踵接地検出工程と、検出された第1のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶している大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第1距離計算工程と、検出された第2のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶している大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第2距離計算工程と、第1距離計算工程及び第2距離計算工程によって計算された距離を用いて、装着脚の歩幅を計算する歩幅計算工程を備えている。
この分析方法によると、装着脚の歩幅を定量的に把握することができ、例えば歩行補助装置を利用したリハビリテーションにおいて、患者の機能回復の程度を客観的に把握することが可能となる。
The present invention is also embodied in an analysis method for analyzing a walking motion of a person wearing a walking assistance device that is worn on one leg of the person. This analysis method includes a memory step for storing the length of the thigh and the lower leg of the wearing leg, a thigh posture angle detecting step for detecting a posture angle of the thigh of the wearing leg, A crus posture angle detecting step of detecting a posture angle, a first timing at which the heel of the mounting leg is separated from the ground, and a heel contact detection step of detecting a second timing contact that comes into contact with the heel of the mounting leg; First, the front-rear direction distance from the hip joint of the wearing leg to the tip of the foot is calculated using the posture angles of the thigh and the lower leg detected at the first detected timing and the stored lengths of the thigh and the lower leg. Using the distance calculation step, the posture angle of the thigh and lower leg detected at the detected second timing, and the memorized length of the thigh and lower leg, the front-rear direction from the hip joint to the toe of the wearing leg Calculate the distance of the first Distances and calculating step, using the calculated distance by the first distance calculating step and the second distance calculating step includes a step length calculation step of calculating a stride of mounting legs.
According to this analysis method, it is possible to quantitatively grasp the stride length of the wearing leg, and for example, it is possible to objectively grasp the degree of functional recovery of the patient in rehabilitation using a walking assist device.

本発明は、人の一方の脚に装着される歩行補助装置を装着した人の歩行動作を分析するためのプログラムにも具現化される。このプログラムは、電子計算機に、歩行補助装置を装着した装着脚の大腿及び下腿の長さをそれぞれ記憶する記憶処理と、装着脚の大腿の姿勢角を検出する大腿姿勢角検出処理と、装着脚の下腿の姿勢角を検出する下腿姿勢角検出処理と、装着脚の踵が地面から離間する第1のタイミングと、装着脚の踵へ当接する第2のタイミング接触を、それぞれ検出する踵接地検出処理と、検出された第1のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶している大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第1距離計算処理と、検出された第2のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶している大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第2距離計算処理と、第1距離計算処理及び第2距離計算処理によって計算された距離を用いて、装着脚の歩幅を計算する歩幅計算処理を実行させる。
このプログラムによると、装着脚の歩幅を定量的に把握することができ、例えば歩行補助装置を利用したリハビリテーションにおいて、患者の機能回復の程度を客観的に把握することが可能となる。
The present invention is also embodied in a program for analyzing a walking motion of a person wearing a walking assistance device that is worn on one leg of the person. This program stores, in the computer, a storage process for storing the length of the thigh and the lower leg of the mounting leg on which the walking assist device is mounted, a thigh posture angle detection process for detecting the thigh posture angle of the mounting leg, Crus posture angle detection processing for detecting the posture angle of the lower leg, first timing at which the heel of the mounting leg is separated from the ground, and second timing contact at which the heel of the mounting leg contacts the heel contact detection Using the processing, the posture angles of the thighs and lower legs detected at the first timing detected, and the memorized lengths of the thighs and lower legs, the distance in the front-rear direction from the hip joint of the wearing leg to the toes is calculated. Using the first distance calculation processing to be calculated, the posture angles of the thighs and lower legs detected at the detected second timing, and the memorized lengths of the thighs and lower legs, from the hip joint of the wearing leg to the toes Forward and backward A second distance calculating process of calculating away, using the calculated distance by the first distance calculating process and the second distance calculating process to execute the step length calculation process of calculating a stride of mounting legs.
According to this program, it is possible to quantitatively grasp the stride length of the wearing leg, and for example, it is possible to objectively grasp the degree of functional recovery of the patient in rehabilitation using a walking assist device.

本発明によれば、歩行補助装置を装着した患者の歩行動作を定量的に分析することができ、例えば歩行補助装置を利用したリハビリテーションにおいて、患者の機能回復の程度を定量的に把握することができる。それにより、患者の機能回復の程度に応じて、歩行補助装置の動作態様(動作パラメータ等)を細かに調整することが可能となり、リハビリテーションの効果を有意に高めることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to quantitatively analyze the walking motion of a patient wearing a walking assist device, for example, to quantitatively grasp the degree of functional recovery of a patient in rehabilitation using the walking assist device. it can. Thereby, it becomes possible to finely adjust the operation mode (operation parameters, etc.) of the walking assist device according to the degree of functional recovery of the patient, and the rehabilitation effect can be significantly enhanced.

歩行補助システムの全体構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the whole structure of a walking assistance system. 歩行補助システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a walking assistance system. 分析装置が実行する処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the process which an analyzer performs. 装着脚の踵が地面から離間するタイミング(第1のタイミング)における装着者の歩行姿勢を模式的に示す図。The figure which shows typically a wearer's walking posture in the timing (1st timing) in which the heel of a mounting leg leaves | separates from the ground. 装着脚が遊脚となっている遊脚期間(第1のタイミングから第2のタイミングまでの期間)における装着者の歩行姿勢を模式的に示す図。The figure which shows typically a wearer's walking posture in the free leg period (period from a 1st timing to a 2nd timing) in which a mounting leg is a free leg. 装着脚の踵が地面へ当接するタイミング(第2のタイミング)における装着者の歩行姿勢を模式的に示す図。The figure which shows typically a wearer's walking posture in the timing (2nd timing) at which the heel of a mounting leg contacts the ground. 分析装置が表示する分析結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the analysis result which an analyzer displays.

分析装置は、歩行補助装置と組み合わせて、歩行補助システムを構築することができる。この場合、歩行補助装置は、装着者の装着脚の大腿及び下腿の姿勢角を、それぞれ検出し得るセンサ群を有することが好ましい。この場合、歩行補助装置は、大腿の姿勢角を検出する姿勢角センサと、下腿の姿勢角を検出する姿勢角センサを、それぞれ有してもよい。あるいは、大腿の姿勢角を検出する姿勢角センサと膝関節の角度を検出する角度センサの組み合わせ、又は、下腿の姿勢角を検出する姿勢角センサと膝関節の角度を検出する角度センサの組み合わせによっても、大腿及び下腿の姿勢角をそれぞれ検出することができる。歩行補助装置がこれらのセンサ群を有していると、分析装置は、歩行補助装置のセンサ群を利用して、装着脚の大腿及び下腿の姿勢角を検出することができる。   The analysis device can be combined with a walking assistance device to construct a walking assistance system. In this case, it is preferable that the walking assist device has a sensor group that can detect the posture angles of the thigh and the lower leg of the wearing leg of the wearer. In this case, the walking assist device may include a posture angle sensor that detects a posture angle of the thigh and a posture angle sensor that detects a posture angle of the lower leg. Alternatively, by a combination of a posture angle sensor that detects the posture angle of the thigh and an angle sensor that detects the angle of the knee joint, or a combination of a posture angle sensor that detects the posture angle of the lower leg and the angle sensor that detects the angle of the knee joint Also, the posture angles of the thigh and the lower leg can be respectively detected. When the walking assist device has these sensor groups, the analysis device can detect the posture angles of the thighs and lower legs of the wearing legs using the sensor groups of the walking assist device.

さらに、足先が接地している際の足首関節の角度は、下腿の姿勢角と一義的に対応することから、下腿の姿勢角を検出する姿勢角センサを、足首関節の角度を検出する角度センサに置き換えることもできる。即ち、大腿の姿勢角を検出する姿勢角センサと足首関節の角度を検出する角度センサの組み合わせ、又は、膝関節の角度を検出する角度角センサと足首関節の角度を検出する角度センサの組み合わせによっても、大腿及び下腿の姿勢角をそれぞれ検出することができる。従って、歩行補助装置がこれらのセンサ群を有していても、分析装置は、歩行補助装置のセンサ群を利用して、大腿及び下腿の姿勢角を検出することができる。   Furthermore, since the angle of the ankle joint when the toes are in contact with the foot uniquely corresponds to the posture angle of the lower leg, the posture angle sensor that detects the posture angle of the lower leg is used to detect the angle of the ankle joint. It can be replaced with a sensor. That is, by a combination of a posture angle sensor that detects the posture angle of the thigh and an angle sensor that detects the angle of the ankle joint, or a combination of an angle angle sensor that detects the angle of the knee joint and an angle sensor that detects the angle of the ankle joint Also, the posture angles of the thigh and the lower leg can be respectively detected. Therefore, even if the walking assist device has these sensor groups, the analysis device can detect the posture angles of the thighs and lower legs using the sensor groups of the walking assist device.

上記に加え、歩行補助装置は、装着者の装着脚の踵が地面に接触しているのか否かを検出し得るセンサを有することが好ましい。具体的には、装着者の装着脚の踵の下方に配置される荷重センサや、装着者の装着脚の踵の下方に配置されるスイッチ類を有することが好ましい。歩行補助装置がこのようなセンサを有していると、分析装置は、歩行補助装置のセンサ群を利用して、装着脚の踵が地面から離間する第1のタイミングや、装着脚の踵が地面へ当接する第2のタイミングを、検出することができる。   In addition to the above, the walking assistance device preferably has a sensor that can detect whether or not the heel of the wearing leg of the wearer is in contact with the ground. Specifically, it is preferable to have a load sensor disposed below the heel of the wearer's mounting leg and switches disposed below the heel of the wearer's mounting leg. When the walking assist device has such a sensor, the analysis device uses the sensor group of the walking assist device, and the first timing at which the heel of the mounting leg separates from the ground or the heel of the mounting leg. The second timing of contact with the ground can be detected.

以上のように、分析装置は、歩行補助装置のセンサ群を有効に利用することが好ましい。しかしながら、歩行補助装置が上記したセンサ群を有していない場合は、必要なセンサ群を歩行補助装置又は装着者に別途取り付ければよい。即ち、本発明に係る分析装置は、歩行補助装置のセンサ群を必ずしも利用する必要はない。本発明に係る技術は、歩行補助装置の具体的な構成にかかわらず、様々な歩行補助装置に対して広く適用することができる。   As described above, it is preferable that the analysis device effectively uses the sensor group of the walking assist device. However, when the walking assist device does not have the sensor group described above, the necessary sensor group may be separately attached to the walking assist device or the wearer. That is, the analyzer according to the present invention does not necessarily use the sensor group of the walking assist device. The technology according to the present invention can be widely applied to various walking assistance devices regardless of the specific configuration of the walking assistance device.

分析装置は、様々な構造の歩行補助装置と組み合わせることが可能であり、歩行補助装置の構造によってその利用範囲が制限されるものではない。ただし、好適には、歩行補助装置は、装着脚の大腿に配置される大腿ユニットと、装着脚の下腿に配置される下腿ユニットと、装着脚の足先に配置される足先ユニットと、大腿ユニットと下腿ユニットを揺動可能に連結する膝関節ユニットと、下腿ユニットと足先ユニットを揺動可能に連結する足首関節ユニットを有するとよい。この場合、上記した大腿又は下腿の姿勢角を検出する姿勢角センサは、それぞれ、大腿ユニット又は下腿ユニットの姿勢角を検出することによって、装着脚の大腿又は下腿の姿勢角を検出することができる。また、膝関節の角度を検出する角度センサは、膝関節ユニットの角度(即ち、大腿ユニットと下腿ユニットとの成す各)を検出することによって、装着脚の膝関節の角度を検出することができる。即ち、装着脚の姿勢や角度を直接的に検出する必要はない。   The analysis device can be combined with walking assist devices having various structures, and the range of use is not limited by the structure of the walking assist device. Preferably, however, the walking assist device includes a thigh unit disposed on the thigh of the mounting leg, a thigh unit disposed on the thigh of the mounting leg, a foot unit disposed on the toe of the mounting leg, It is good to have the knee joint unit which connects a unit and a leg unit so that rocking is possible, and an ankle joint unit which couples a leg unit and a foot unit so that rocking is possible. In this case, the posture angle sensor for detecting the posture angle of the thigh or the lower leg described above can detect the posture angle of the thigh or the lower leg of the wearing leg by detecting the posture angle of the thigh unit or the lower leg unit, respectively. . In addition, the angle sensor that detects the angle of the knee joint can detect the angle of the knee joint of the wearing leg by detecting the angle of the knee joint unit (that is, each of the thigh unit and the lower leg unit). . That is, it is not necessary to directly detect the posture and angle of the mounting leg.

図面を参照して実施例の歩行補助システム100を説明する。図1は、歩行補助システム100の全体構成を示す模式図であり、図2は、歩行補助システム100の機能的な構成を示すブロック図である。図1、図2に示すように、歩行補助システム100は、主に、歩行補助装置10と分析装置50によって構成されている。本実施例の歩行補助システム100は、一例ではあるが、リハビリテーション施設において、患者200(以下、装着者と称する)の歩行訓練に用いることができる。なお、図1、図2では、一つの歩行補助装置10のみが図示されているが、歩行補助システム100は、複数の歩行補助装置10に、一又は複数の分析装置50を組み合わせて、構成することができる。   A walking assistance system 100 according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of the walking assist system 100, and FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the walking assist system 100. As shown in FIGS. 1 and 2, the walking assist system 100 is mainly configured by a walking assist device 10 and an analysis device 50. Although the walking assistance system 100 of a present Example is an example, it can be used for walking training of the patient 200 (henceforth a wearer) in a rehabilitation facility. 1 and 2, only one walking assist device 10 is illustrated, but the walking assist system 100 is configured by combining a plurality of walking assist devices 10 with one or a plurality of analysis devices 50. be able to.

図1に示すように、歩行補助装置10は、装着者200の一方の脚210に装着され、その装着脚210にアシスト力を付与することによって、装着者200の歩行動作を支援する。なお、歩行補助装置10は、装着者200の機能低下を起こしている脚210のみに装着され、健全な脚220には装着されない。歩行補助装置10は、装着脚210の大腿に配置される大腿ユニット12と、装着脚210の下腿に配置される下腿ユニット14と、装着脚210の足先に配置される足先ユニット16と、大腿ユニット12と下腿ユニット14を揺動可能に連結する膝関節ユニット13と、下腿ユニット14と足先ユニット16を揺動可能に連結する足首関節ユニット15を有している。   As shown in FIG. 1, the walking assist device 10 is attached to one leg 210 of the wearer 200 and assists the walking motion of the wearer 200 by applying an assist force to the wearing leg 210. Note that the walking assist device 10 is attached only to the leg 210 causing the wearer 200 to lose its function, and is not attached to the healthy leg 220. The walking assist device 10 includes a thigh unit 12 disposed on the thigh of the mounting leg 210, a lower leg unit 14 disposed on the lower leg of the mounting leg 210, and a foot unit 16 disposed on the foot of the mounting leg 210; It has a knee joint unit 13 that connects the thigh unit 12 and the crus unit 14 so as to be swingable, and an ankle joint unit 15 that connects the crus unit 14 and the toe unit 16 so that it can swing.

図2に示すように、歩行補助装置10は、制御ユニット20と、モータ28と、姿勢角センサ22と、膝角度センサ24と、足平荷重センサ26を備えている。モータ28は、膝関節を駆動するアクチュエータである。即ち、モータ28は、大腿ユニット12に対して、下腿ユニット14を揺動させる。それにより、装着脚210の膝関節へ、アシストトルクが付与される。モータ28は、制御ユニット20によって制御される。制御ユニット20は、上記したセンサ類22、24、26のセンサ信号に基づいて、モータ28の制御を実行する。それにより、歩行補助装置10は、装着者200の歩行動作に追従するように、出力するアシストトルクを調節する。   As shown in FIG. 2, the walking assist device 10 includes a control unit 20, a motor 28, a posture angle sensor 22, a knee angle sensor 24, and a foot load sensor 26. The motor 28 is an actuator that drives the knee joint. That is, the motor 28 swings the crus unit 14 with respect to the thigh unit 12. Thereby, assist torque is applied to the knee joint of the mounting leg 210. The motor 28 is controlled by the control unit 20. The control unit 20 controls the motor 28 based on the sensor signals from the sensors 22, 24, and 26 described above. Thereby, the walking assistance apparatus 10 adjusts the assist torque to be output so as to follow the walking motion of the wearer 200.

ここで、歩行補助装置10のセンサ類22、24、26について説明する。姿勢角センサ22は、装着脚210の大腿の姿勢角を検出するためのセンサであり、装着脚210の大腿の姿勢角(水平方向又は鉛直方向に対する角度)に応じたセンサ信号を出力するものである。一例ではあるが、本実施例の姿勢角センサ22は、大腿ユニット12に固定されたジャイロセンサである。膝角度センサ24は、装着脚210の膝関節の角度を検出するためのセンサであり、装着脚210の膝関節の角度に応じたセンサ信号を出力するものである。一例ではあるが、本実施例の膝角度センサ24は、モータ28の回転角に応じてパルス信号を出力するエンコーダである。足平荷重センサ26は、装着脚210の足平と地面との接触圧を検出するためのセンサである。一例ではあるが、本実施例の足平荷重センサ26は、足先ユニット16に設けられた複数の荷重センサであり、装着脚210の足平の下方に配置される。ここで、複数の荷重センサには、爪先側に配置されるものや、踵側に配置されるもの含み、装着脚210の足先と地面との接触圧の分布を検出することもできる。後述するように、これらのセンサ類の22、24、26のセンサ出力は、歩行補助装置10における制御だけでなく、分析装置50における処理にも用いられる。   Here, the sensors 22, 24, and 26 of the walking assist device 10 will be described. The posture angle sensor 22 is a sensor for detecting the posture angle of the thigh of the mounting leg 210, and outputs a sensor signal corresponding to the posture angle (angle with respect to the horizontal direction or the vertical direction) of the mounting leg 210. is there. Although it is an example, the posture angle sensor 22 of the present embodiment is a gyro sensor fixed to the thigh unit 12. The knee angle sensor 24 is a sensor for detecting the angle of the knee joint of the mounting leg 210, and outputs a sensor signal corresponding to the angle of the knee joint of the mounting leg 210. Although an example, the knee angle sensor 24 of the present embodiment is an encoder that outputs a pulse signal in accordance with the rotation angle of the motor 28. The foot load sensor 26 is a sensor for detecting the contact pressure between the foot of the mounting leg 210 and the ground. Although it is an example, the foot load sensor 26 of the present embodiment is a plurality of load sensors provided on the foot unit 16 and is disposed below the foot of the mounting leg 210. Here, the plurality of load sensors include those arranged on the toe side and those arranged on the heel side, and it is also possible to detect the distribution of contact pressure between the toes of the mounting leg 210 and the ground. As will be described later, the sensor outputs of these sensors 22, 24, and 26 are used not only for control in the walking assist device 10 but also for processing in the analysis device 50.

次に、分析装置50について説明する。図1に示すように、分析装置50は、汎用のコンピュータ(電子計算機)を用いて構成されており、コンピュータ本体52と、モニタ54と、マウスやキーボードといったユーザインターフェース56を備えている。分析装置50は、ケーブル58を介して歩行補助装置10に接続され、歩行補助装置10に設けられたセンサ類22、24、26のセンサ出力を入力し、装着者200の歩行動作を分析する処理を実行する。なお、分析装置50と歩行補助装置10は、ケーブル58を用いることなく、無線によって通信可能に接続されてもよい。   Next, the analyzer 50 will be described. As shown in FIG. 1, the analysis device 50 is configured using a general-purpose computer (electronic computer), and includes a computer main body 52, a monitor 54, and a user interface 56 such as a mouse and a keyboard. The analysis device 50 is connected to the walking assist device 10 via the cable 58, inputs the sensor outputs of the sensors 22, 24, and 26 provided in the walking assist device 10, and analyzes the walking motion of the wearer 200. Execute. The analysis device 50 and the walking assist device 10 may be connected so as to be able to communicate wirelessly without using the cable 58.

図2に示すように、分析装置50は、機能的に、大腿姿勢角検出部62と、下腿姿勢角検出部64と、踵接地検出部66と、記憶部68を備えている。なお、図2に示す分析装置50の各構成要素は、コンピュータ本体52のハードウエア及びソフトウエア(プログラム)によって構成されている。大腿姿勢角検出部62は、装着脚210の大腿の姿勢角を検出する処理を実行するものである。本実施例の大腿姿勢角検出部62は、歩行補助装置10から姿勢角センサ22のセンサ出力を入力し、入力したセンサ出力に基づいて、装着脚210の大腿の姿勢角を検出する。下腿姿勢角検出部64は、装着脚210の下腿の姿勢角を検出する処理を実行するものである。本実施例の大腿姿勢角検出部62は、歩行補助装置10から姿勢角センサ22及び膝角度センサ24のセンサ出力を入力し、入力したセンサ出力に基づいて、装着脚210の下腿の姿勢角を検出する。   As shown in FIG. 2, the analysis device 50 functionally includes a thigh posture angle detection unit 62, a crus posture angle detection unit 64, a heel contact detection unit 66, and a storage unit 68. Each component of the analysis apparatus 50 shown in FIG. 2 is configured by hardware and software (program) of the computer main body 52. The thigh posture angle detection unit 62 executes processing for detecting the thigh posture angle of the mounting leg 210. The thigh posture angle detector 62 of this embodiment receives the sensor output of the posture angle sensor 22 from the walking assist device 10 and detects the thigh posture angle of the mounting leg 210 based on the input sensor output. The lower leg posture angle detection unit 64 executes processing for detecting the lower leg posture angle of the mounting leg 210. The thigh posture angle detection unit 62 of this embodiment receives the sensor outputs of the posture angle sensor 22 and the knee angle sensor 24 from the walking assist device 10, and calculates the posture angle of the lower leg of the mounting leg 210 based on the input sensor output. To detect.

踵接地検出部66は、装着脚210の踵が地面と接触しているのか否かを検出する処理を実行するものであり、特に、装着脚210の踵が地面から離間したタイミングと、装着脚210の踵が地面へ当接したタイミングを、検出する処理を実行する。本実施例の踵接地検出部66は、歩行補助装置10から足平荷重センサ26のセンサ出力を入力し、入力したセンサ出力に基づいて、上記した各タイミングを検出する。なお、本明細書では、装着脚210の踵が地面から離間したタイミングを単に第1のタイミングと称し、装着脚210の踵が地面へ当接したタイミングを単に第2のタイミングと称することがある。   The heel contact detection unit 66 performs processing for detecting whether or not the heel of the mounting leg 210 is in contact with the ground. In particular, the timing at which the heel of the mounting leg 210 is separated from the ground, and the mounting leg A process of detecting the timing at which the eyelid 210 comes into contact with the ground is executed. The heel contact detection unit 66 of the present embodiment receives the sensor output of the foot load sensor 26 from the walking assist device 10 and detects each timing described above based on the input sensor output. In this specification, the timing at which the heel of the mounting leg 210 is separated from the ground is simply referred to as a first timing, and the timing at which the heel of the mounting leg 210 is in contact with the ground may be simply referred to as a second timing. .

記憶部68は、装着者200に関する各種の情報を記憶するものであり、特に、装着脚210の大腿及び下腿の長さをそれぞれ記憶することができる。また、記憶部68は、装着者200の姓名、他の身体的特徴、リハビリテーションの履歴等についても、記憶することができる。なお、記憶部68には、ユーザインターフェース56を用いて、各種の情報を記憶させることができる。   The memory | storage part 68 memorize | stores the various information regarding the wearer 200, and can memorize | store especially the length of the thigh of the mounting leg 210, and the leg, respectively. The storage unit 68 can also store the first and last name of the wearer 200, other physical characteristics, a history of rehabilitation, and the like. Various kinds of information can be stored in the storage unit 68 using the user interface 56.

分析装置50はさらに、距離計算部70と、歩幅計算部72を備えている。距離計算部70は、大腿姿勢角検出部62によって検出された大腿の姿勢角と、下腿姿勢角検出部64によって検出された下腿の姿勢角と、記憶部68に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚210の股関節から足先までの前後方向の距離を計算することができる。ここでいう前後方向とは、装着者200の前後方向であり、装着者200の歩行方向に等しい。   The analysis device 50 further includes a distance calculation unit 70 and a stride calculation unit 72. The distance calculation unit 70 includes a thigh posture angle detected by the thigh posture angle detection unit 62, a crus posture angle detected by the crus posture angle detection unit 64, and the thigh and crus stored in the storage unit 68. Using the length, the distance in the front-rear direction from the hip joint of the mounting leg 210 to the tip of the foot can be calculated. The front-rear direction here is the front-rear direction of the wearer 200 and is equal to the walking direction of the wearer 200.

ここで、距離計算部70が実行する具体的な計算手法は、特定の手法(即ち、特定の数式)に限定されない。一例として、図4に示すように、大腿212の姿勢角をθ1、大腿212の長さをL1、下腿216の姿勢角をθ2、下腿216の長さをL2とすると、装着脚210の股関節212から足先218まで(正確には足首の位置まで)の前後方向の距離Xは、X=L1・sinθ1+L2・sinθ2と計算することができる。なお、ここでいう大腿214の姿勢角とは、鉛直方向に対して大腿214の長手方向が成す角を意味し、下腿216の姿勢角とは、鉛直方向に対して下腿216の長手方向が成す角を意味する。即ち、装着脚210が直立している場合、大腿214及び下腿216の姿勢角は実質的にゼロとなる。詳しくは後述するが、距離計算部70は、踵接地検出部66によって検出された第1のタイミング及び第2のタイミングのそれぞれで、上記した装着脚210の股関節212から足先218までの前後方向の距離X、Yを計算する。そして、歩幅計算部72は、その両タイミングについて計算された距離X、Yを用いて、装着脚210の歩幅Aを計算する。   Here, the specific calculation method executed by the distance calculation unit 70 is not limited to a specific method (that is, a specific mathematical formula). As an example, as shown in FIG. 4, when the posture angle of the thigh 212 is θ1, the length of the thigh 212 is L1, the posture angle of the lower leg 216 is θ2, and the length of the lower leg 216 is L2, the hip joint 212 of the mounting leg 210 is shown. The distance X in the front-rear direction from the foot to the toe 218 (exactly to the ankle position) can be calculated as X = L1 · sin θ1 + L2 · sin θ2. Here, the posture angle of the thigh 214 means an angle formed by the longitudinal direction of the thigh 214 with respect to the vertical direction, and the posture angle of the crus 216 forms the longitudinal direction of the crus 216 with respect to the vertical direction. Means a corner. That is, when the mounting leg 210 is upright, the posture angles of the thigh 214 and the lower leg 216 are substantially zero. As will be described in detail later, the distance calculation unit 70 performs the front-rear direction from the hip joint 212 to the toe 218 of the mounting leg 210 at each of the first timing and the second timing detected by the heel contact detection unit 66. The distances X and Y are calculated. Then, the stride calculation unit 72 calculates the stride A of the mounting leg 210 using the distances X and Y calculated for both timings.

分析装置50はさらに、遊脚計時部74と、速度計算部76を備えている。遊脚計時部74は、踵接地検出部66によって検出された第1のタイミングから第2のタイミングか間での時間Bを計時することができる。この計時される時間Bは、装着脚210の踵が地面より離間してから、装着脚210の踵が地面へ当接するまでの、装着脚210が遊脚となっている遊脚期間の長さ(遊脚時間)に相当する。速度計算部76は、遊脚計時部74によって計時された遊脚時間Bと、前述の歩幅計算部72によって計算された装着脚210の歩幅Aを用いて、装着者200の歩行速度Cを計算することができる。この歩行速度Cは、一例ではあるが、C=A/Bと計算することができる。   The analyzing device 50 further includes a swing time measuring unit 74 and a speed calculating unit 76. The swing leg timing unit 74 can count the time B between the first timing and the second timing detected by the heel contact detection unit 66. This measured time B is the length of the free leg period in which the mounting leg 210 is a free leg from when the hook of the mounting leg 210 is separated from the ground until the hook of the mounting leg 210 contacts the ground. Corresponds to (swing time). The speed calculation unit 76 calculates the walking speed C of the wearer 200 using the free leg time B measured by the free leg time measuring unit 74 and the stride A of the wearing leg 210 calculated by the above-described stride calculation unit 72. can do. The walking speed C is an example, but can be calculated as C = A / B.

分析装置50はさらに、股関節高さ計算部78と、足先高さ計算部80を備えている。股関節高さ計算部78は、大腿姿勢角検出部62によって検出された大腿の姿勢角と、下腿姿勢角検出部64によって検出された下腿の姿勢角と、記憶部68に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚210の股関節の地面からの高さZrefを計算する。なお、この高さZrefの計算は、装着脚210の足先が地面に接触している期間、即ち、第2のタイミングから第1のタイミングまでの立脚期間に実行される。   The analysis device 50 further includes a hip joint height calculation unit 78 and a toe height calculation unit 80. The hip joint height calculation unit 78 includes the thigh posture angle detected by the thigh posture angle detection unit 62, the lower leg posture angle detected by the lower leg posture angle detection unit 64, and the thigh and the thigh stored in the storage unit 68. The height Zref from the ground of the hip joint of the mounting leg 210 is calculated using the length of the lower leg. The calculation of the height Zref is executed during a period in which the toes of the mounting legs 210 are in contact with the ground, that is, a standing period from the second timing to the first timing.

ここで、股関節高さ計算部78が実行する具体的な計算手法は、特定の手法(即ち、特定の数式)に限定されない。一例として、図4に示すように、大腿214の姿勢角をθ1、大腿214の長さをL1、下腿216の姿勢角をθ2、下腿216の長さをL2とすると、装着脚210の股関節212の地面からの高さZrefは、Zref=L1・cosθ1+L2・cosθ2と計算することができる。なお、この数式で計算される高さZrefは、正確には、装着脚210の足首から股関節212までの高さとなるので、必要に応じて補正値を加算してもよい。なお、下記する足先の高さDtの計算では、この誤差が相殺されることになるので、補正値を必ずしも加える必要はない。   Here, the specific calculation method executed by the hip joint height calculation unit 78 is not limited to a specific method (that is, a specific mathematical expression). As an example, as shown in FIG. 4, when the posture angle of the thigh 214 is θ1, the length of the thigh 214 is L1, the posture angle of the lower leg 216 is θ2, and the length of the lower leg 216 is L2, the hip joint 212 of the mounting leg 210 is shown. The height Zref from the ground can be calculated as Zref = L1 · cos θ1 + L2 · cos θ2. It should be noted that the height Zref calculated by this mathematical formula is precisely the height from the ankle of the mounting leg 210 to the hip joint 212, so that a correction value may be added as necessary. In addition, in the calculation of the toe height Dt described below, this error is canceled out, so it is not always necessary to add a correction value.

足先高さ計算部80は、股関節高さ計算部78によって計算された股関節の高さZrefと、大腿姿勢角検出部62によって検出された大腿の姿勢角と、下腿姿勢角検出部64によって検出された下腿の姿勢角と、記憶部68に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚210の足先の地面からの高さDtを計算することができる。なお、この高さDtの計算は、装着脚210の足先が地面から離間している期間、即ち、第1のタイミングから第2のタイミングまでの遊脚期間に実行される。   The toe height calculation unit 80 is detected by the hip joint height Zref calculated by the hip joint height calculation unit 78, the thigh posture angle detected by the thigh posture angle detection unit 62, and the crus posture angle detection unit 64. Using the posture angle of the lower leg and the length of the thigh and the lower leg stored in the storage unit 68, the height Dt of the foot of the mounting leg 210 from the ground can be calculated. The calculation of the height Dt is executed in a period in which the toes of the mounting legs 210 are separated from the ground, that is, in the free leg period from the first timing to the second timing.

ここで、足先高さ計算部80が実行する具体的な計算手法は、特定の手法(即ち、特定の数式)に限定されない。一例として、図5に示すように、大腿214の姿勢角をθt、大腿214の長さをL1、下腿216の姿勢角をθt、下腿216の長さをL2とする。この場合、装着脚210の足先218から股関節212までの高さZtが、Zt=L1・cosθt+L2・cosθtと計算することができるので、装着脚210の足先218の地面からの高さDtは、Dt=Zref−Ztと計算することができる。なお、股関節212の地面からの高さは、歩行動作に伴って上下に変動し、事前に計算された高さZrefと厳密には一致しない。しかしながら、この変動幅は比較的に小さく、このような誤差が生じているとしても、その後の分析処理において有意な結果が得られることが確認されている。   Here, the specific calculation method executed by the toe height calculation unit 80 is not limited to a specific method (that is, a specific mathematical formula). As an example, as shown in FIG. 5, the posture angle of the thigh 214 is θt, the length of the thigh 214 is L1, the posture angle of the crus 216 is θt, and the length of the crus 216 is L2. In this case, since the height Zt from the toe 218 of the mounting leg 210 to the hip joint 212 can be calculated as Zt = L1 · cos θt + L2 · cos θt, the height Dt of the mounting leg 210 from the ground 218 is , Dt = Zref−Zt. It should be noted that the height of the hip joint 212 from the ground fluctuates up and down with the walking motion and does not exactly match the height Zref calculated in advance. However, this fluctuation range is relatively small, and even if such an error occurs, it has been confirmed that a significant result can be obtained in the subsequent analysis processing.

分析装置50はさらに、表示処理部82を備えている。表示処理部82は、計算された各指標A、B、C、Dを、モニタ54に表示するための処理を実行する。詳しくは後述するが、図7に示すように、表示処理部82は、計算された各指標A、B、C、Dを、その目標値や過去の値とともに、グラフや図案を用いて表示することができる。   The analyzer 50 further includes a display processing unit 82. The display processing unit 82 executes a process for displaying the calculated indicators A, B, C, and D on the monitor 54. As will be described in detail later, as shown in FIG. 7, the display processing unit 82 displays the calculated indicators A, B, C, and D together with their target values and past values using a graph or a design. be able to.

図3は、分析装置50が実行する処理の流れを示すフローチャートである。分析装置50は、予め記憶しているプログラムにより、図3に示す分析処理を実行する。分析装置50による分析処理は、装着者200が歩行している間に実行され、装着者200の歩行動作がリアルタイムに分析される。ただし、分析装置50は、予め収集されたデータに基づいて、事後的に分析処理を行うこともできる。以下、図3に示すフローチャートに沿って、分析装置50が実行する処理を、その実行される順序に沿って説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processing executed by the analysis apparatus 50. The analysis device 50 executes the analysis process shown in FIG. 3 according to a program stored in advance. The analysis process by the analysis device 50 is executed while the wearer 200 is walking, and the walking motion of the wearer 200 is analyzed in real time. However, the analysis device 50 can also perform an analysis process on the basis of data collected in advance. Hereinafter, the processing executed by the analysis apparatus 50 will be described in the order in which the processing is executed along the flowchart shown in FIG.

先ず、踵接地検出部66によって、装着脚210の踵が地面から離間したタイミング、即ち、第1のタイミングを検出する処理が実行される(ステップS10)。第1のタイミングが検出されると(ステップS10でYES)、先ず遊脚計時部74が計時を開始する(ステップS12)。続いて、距離計算部70が、装着脚210の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する(ステップS14)。即ち、距離計算部70は、第1のタイミングで検出された大腿の姿勢角と、第1のタイミングで検出された下腿の姿勢角と、記憶部68に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚210の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する。以下、このステップS14で計算される距離を、単に第1距離と表現することがある。   First, the heel contact detection unit 66 executes processing for detecting the timing at which the heel of the mounting leg 210 is separated from the ground, that is, the first timing (step S10). When the first timing is detected (YES in step S10), first, the swing leg timing unit 74 starts timing (step S12). Subsequently, the distance calculation unit 70 calculates the distance in the front-rear direction from the hip joint of the mounting leg 210 to the toe (step S14). That is, the distance calculation unit 70 detects the posture angle of the thigh detected at the first timing, the posture angle of the lower leg detected at the first timing, and the length of the thigh and the lower leg stored in the storage unit 68. Is used to calculate the distance in the front-rear direction from the hip joint of the mounting leg 210 to the tip of the foot. Hereinafter, the distance calculated in step S14 may be simply expressed as a first distance.

図4は、第1のタイミングにおける装着者200の歩行姿勢を模式的に示している。図4に示すように、装着脚210の踵219が地面から離間する第1のタイミングは、装着脚210の足先218が、その股関節212に対して、最も後方に位置するタイミングである。加えて、その第1のタイミングは、非装着脚220の足先228が、その股関節222に対して、最も前方に位置するタイミングでもある。さらに、この第2のタイミングでは、両方の脚210、220が同程度に伸びており、装着脚210の股関節212から足先218までの前後方向の距離Xと、非装着脚220の股関節222から足先228までの前後方向の距離X’が、ほぼ等しくなっている。従って、このステップS14で計算される第1距離Xを二倍にすると、後方に位置する装着脚210の足先218から、前方に位置する非装着脚220の足先228までの、前後方向の距離X+X’をほぼ正確に求めることができる。この距離X+X’は、第1のタイミングにおける一歩分の歩幅に相当する。なお、先にも説明したように、第1距離Xは、X=L1・sinθ1+L2・sinθ2と計算することができる。   FIG. 4 schematically shows the walking posture of the wearer 200 at the first timing. As shown in FIG. 4, the first timing at which the heel 219 of the mounting leg 210 is separated from the ground is the timing at which the toe 218 of the mounting leg 210 is positioned most backward with respect to the hip joint 212. In addition, the first timing is also a timing at which the foot tip 228 of the non-wearing leg 220 is positioned most forward with respect to the hip joint 222. Further, at this second timing, both the legs 210 and 220 extend to the same extent, and the distance X in the front-rear direction from the hip joint 212 of the mounting leg 210 to the toe 218 and the hip joint 222 of the non-mounting leg 220 The distance X ′ in the front-rear direction to the foot tip 228 is substantially equal. Therefore, when the first distance X calculated in step S14 is doubled, the front-rear direction from the foot tip 218 of the mounting leg 210 positioned rearward to the foot tip 228 of the non-mounting leg 220 positioned frontward is determined. The distance X + X ′ can be obtained almost accurately. This distance X + X ′ corresponds to the step length for one step at the first timing. As described above, the first distance X can be calculated as X = L1 · sin θ1 + L2 · sin θ2.

次に、股関節高さ計算部78が、第1のタイミングにおける、装着脚210の股関節212の高さZrefを計算する(ステップS16)。即ち、股関節高さ計算部78は、第1のタイミングで検出された大腿214の姿勢角θ1と、第1のタイミングで検出された下腿216の姿勢角θ2と、記憶部68に記憶されている大腿214及び下腿216の長さL1、L2を用いて、装着脚210の股関節212の地面からの高さZrefを計算する。先にも説明したように、装着脚210の股関節212の地面からの高さZrefは、Zref=L1・cosθ1+L2・cosθ2と計算することができる(図4参照)。   Next, the hip joint height calculator 78 calculates the height Zref of the hip joint 212 of the mounting leg 210 at the first timing (step S16). That is, the hip joint height calculation unit 78 stores the posture angle θ1 of the thigh 214 detected at the first timing, the posture angle θ2 of the lower leg 216 detected at the first timing, and the storage unit 68. Using the lengths L1 and L2 of the thigh 214 and the lower leg 216, the height Zref from the ground of the hip joint 212 of the mounting leg 210 is calculated. As described above, the height Zref of the mounting leg 210 from the ground of the hip joint 212 can be calculated as Zref = L1 · cos θ1 + L2 · cos θ2 (see FIG. 4).

ここで、上記したステップS12からステップS16の処理は、第1のタイミングにおいて実質的に同時に実行されるものであり、その順序は上記した順序に限定されない。   Here, the processing from step S12 to step S16 described above is executed substantially simultaneously at the first timing, and the order is not limited to the order described above.

その後、装着脚210は遊脚となって、その足先218は空中を移動する。この間(ステップS18でYESとなるまで)、足先高さ計算部80は、装着脚210の足先218の地面からの高さを、所定の周期で繰り返し計算する(ステップS20)。先にも説明したように、装着脚210の足先218の地面からの高さDtは、Dt=L1・cosθ1+L2・cosθ2−Ztと計算することができる(図5参照)。このステップS20により、装着脚210が遊脚となっている期間に亘って、装着着の足先218の高さDtが繰り返し計算される。また、足先高さ計算部80は、繰り返し計算した高さDtのなかから最大値を特定し、装着脚210の足先218の最大高さDを特定する。   Thereafter, the mounting leg 210 becomes a free leg, and its foot 218 moves in the air. During this time (until YES in step S18), the foot tip height calculation unit 80 repeatedly calculates the height of the foot tip 218 of the mounting leg 210 from the ground at a predetermined cycle (step S20). As described above, the height Dt of the toe 218 of the mounting leg 210 from the ground can be calculated as Dt = L1 · cos θ1 + L2 · cos θ2−Zt (see FIG. 5). Through this step S20, the height Dt of the toe 218 of the wearing clothes is repeatedly calculated over the period in which the wearing legs 210 are free legs. In addition, the toe height calculating unit 80 specifies the maximum value from the repeatedly calculated height Dt, and specifies the maximum height D of the toe 218 of the mounting leg 210.

その後、図6に示すように、装着脚210の踵219が地面に当接すると、そのタイミング(第2のタイミング)が、踵接地検出部66によって検出される(ステップS18でYES)。第2のタイミングが検出されると、遊脚計時部74がその計時を終了し、装着脚210の遊脚時間Bを確定する(ステップS22)。   Thereafter, as shown in FIG. 6, when the heel 219 of the mounting leg 210 comes into contact with the ground, the timing (second timing) is detected by the heel contact detection unit 66 (YES in step S18). When the second timing is detected, the swing timing unit 74 ends the timing and determines the swing leg time B of the mounting leg 210 (step S22).

続いて、距離計算部70が、装着脚210の股関節212から足先218までの前後方向の距離Yを計算する(ステップS24)。即ち、距離計算部70は、第2のタイミングで検出された大腿214の姿勢角θ3と、第2のタイミングで検出された下腿216の姿勢角θ4と、記憶部68に記憶されている大腿214及び下腿216の長さL1、L2を用いて、装着脚210の股関節212から足先218までの前後方向の距離Yを計算する。以下、この距離Yを、単に第2距離Yと表現することがある。第2距離Yは、一例ではあるが、Y=L1・sinθ3+L2・sinθ4と計算することができる。   Subsequently, the distance calculation unit 70 calculates the distance Y in the front-rear direction from the hip joint 212 of the mounting leg 210 to the toe 218 (step S24). That is, the distance calculation unit 70 includes the posture angle θ3 of the thigh 214 detected at the second timing, the posture angle θ4 of the lower leg 216 detected at the second timing, and the thigh 214 stored in the storage unit 68. The distance Y in the front-rear direction from the hip joint 212 of the mounting leg 210 to the toe 218 is calculated using the lengths L1 and L2 of the lower leg 216. Hereinafter, this distance Y may be simply expressed as the second distance Y. Although the second distance Y is an example, it can be calculated as Y = L1 · sin θ3 + L2 · sin θ4.

図6に示すように、装着脚210の踵219が地面に当接する第2のタイミングは、装着脚210の足先218が、その股関節212に対して、最も前方に位置するタイミングである。加えて、その第2のタイミングは、非装着脚220の足先228が、その股関節222に対して、最も後方に位置するタイミングでもある。さらに、この第2のタイミングでは、両方の脚210、220が同程度に伸びており、装着脚210の股関節212から足先218までの前後方向の距離Yと、非装着脚220の股関節222から足先228までの前後方向の距離Y’が、ほぼ等しくなっている。従って、このステップS24で計算される第2距離Yを二倍にすると、後方に位置する非装着脚220の足先228から、前方に位置する装着脚210の足先218までの、前後方向の距離Y+Y’をほぼ正確に求めることができる。この距離Y+Y’は、第2のタイミングにおける一歩分の歩幅に相当する。   As shown in FIG. 6, the second timing at which the heel 219 of the mounting leg 210 abuts the ground is the timing at which the toe 218 of the mounting leg 210 is positioned most forward with respect to the hip joint 212. In addition, the second timing is also a timing at which the foot tip 228 of the non-wearing leg 220 is positioned most rearward with respect to the hip joint 222. Further, at this second timing, both legs 210 and 220 extend to the same extent, and the distance Y in the front-rear direction from the hip joint 212 of the mounting leg 210 to the toe 218 and the hip joint 222 of the non-mounting leg 220 The distance Y ′ in the front-rear direction to the foot tip 228 is substantially equal. Accordingly, when the second distance Y calculated in step S24 is doubled, the front-rear direction from the toe 228 of the non-wearing leg 220 located at the rear to the toe 218 of the wearing leg 210 located at the front is determined. The distance Y + Y ′ can be obtained almost accurately. This distance Y + Y ′ corresponds to the step length for one step at the second timing.

続いて、歩幅計算部72が、距離計算部70によって計算された第1距離Xと第2距離Yを用いて、装着脚210の歩幅Aを計算する(図3のステップS26)。図6に示すように、装着脚210の歩幅Aは、第1のタイミングにおける一歩分の歩幅X+X’と、第2のタイミングにおける一歩分の歩幅Y+Y’との和に相当し、その値はA=2X+2Yと計算することができる。このように、本実施例の分析装置50は、装着脚210の接地及び非接地のタイミングと、装着脚210の姿勢のみを検出することで、装着脚210の歩幅Aを定量的に測定することができる。   Subsequently, the stride calculation unit 72 calculates the stride A of the mounting leg 210 using the first distance X and the second distance Y calculated by the distance calculation unit 70 (step S26 in FIG. 3). As shown in FIG. 6, the stride A of the mounting leg 210 corresponds to the sum of the stride X + X ′ for one step at the first timing and the stride Y + Y ′ for one step at the second timing, and its value is A = 2X + 2Y. As described above, the analysis device 50 according to the present embodiment quantitatively measures the stride A of the mounting leg 210 by detecting only the timing of grounding and non-grounding of the mounting leg 210 and the posture of the mounting leg 210. Can do.

続いて、速度計算部76が、歩幅計算部72によって計算された歩幅Aと、遊脚計時部74によって計時された遊脚時間Bを用いて、装着者200の歩行速度Cを計算する(図3のステップS28)。先にも説明したように、この歩行速度Cは、C=A/Bと計算することができる。   Subsequently, the speed calculation unit 76 calculates the walking speed C of the wearer 200 by using the stride A calculated by the stride calculation unit 72 and the free leg time B timed by the free leg time measuring unit 74 (see FIG. 3 step S28). As described above, the walking speed C can be calculated as C = A / B.

以上の処理により、分析結果として、装着脚210の歩幅A、装着脚210の遊脚時間B、装着者200の歩行速度C、及び、装着脚210の足先218の最大高さDといった各指標値が計算される。計算された各指標値は、表示処理部82によって、分析装置50のモニタ54に表示される(図3のステップS30)。そして、分析装置50は、分析処理を終了する旨の指示を受けるまで(ステップS32においてYES)、図3に示す処理フローを繰り返し実行する。それにより、装着者200が歩行している間は、装着脚210の一歩毎に、上述した各指標値A、B、C、Dの計算及び表示がリアルタイムに(同時進行で)繰り返される。   As a result of the above processing, each index such as the stride A of the mounting leg 210, the free leg time B of the mounting leg 210, the walking speed C of the wearer 200, and the maximum height D of the toe 218 of the mounting leg 210 is obtained as an analysis result. The value is calculated. Each calculated index value is displayed on the monitor 54 of the analyzer 50 by the display processing unit 82 (step S30 in FIG. 3). Analyzing apparatus 50 repeatedly executes the processing flow shown in FIG. 3 until receiving an instruction to end the analyzing process (YES in step S32). Thereby, while the wearer 200 is walking, the calculation and display of each of the index values A, B, C, and D described above are repeated in real time (simultaneously) for each step of the wearing leg 210.

図7に、分析結果のモニタ54への表示例を示している。図7に示す表示例では、上段部分90に、装着者200の氏名や、リハビリテーションの実施期間を示す情報等が表示されている。中段部分92には、各指標値A、B、C、Dについて、今回の分析で計算された値の平均値が、装着者200に設定された目標値や前回の分析における平均値と共に、グラフ化されて表示されている。そして、下段部分94には、装着脚210の一歩毎に計算された各指標値A、B、C、Dが、リアルタイムで更新されながら表示されるようになっている。このような表示により、理学療法士といった介助者は、装着者200の機能回復の程度を定量的に把握することができ、歩行補助装置10の動作態様(動作パラメータ等)を適切に調整することが可能となる。その結果、装着者200のリハビリテーションが適切に進められ、その機能回復が有意に促進されることになる。   FIG. 7 shows a display example of the analysis result on the monitor 54. In the display example shown in FIG. 7, the name of the wearer 200, information indicating the rehabilitation period, and the like are displayed on the upper portion 90. In the middle part 92, for each index value A, B, C, D, the average value of the values calculated in the current analysis is displayed together with the target value set for the wearer 200 and the average value in the previous analysis. Is displayed. In the lower portion 94, the index values A, B, C and D calculated for each step of the mounting leg 210 are displayed while being updated in real time. With such a display, an assistant such as a physical therapist can quantitatively grasp the degree of functional recovery of the wearer 200 and appropriately adjust the operation mode (operation parameters, etc.) of the walking assist device 10. Is possible. As a result, the rehabilitation of the wearer 200 is appropriately advanced, and the functional recovery thereof is significantly promoted.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

例えば、歩行補助装置10は、リハビリテーションを行う患者だけでなく、重労働に従事する労働者にも好適に利用することができる。そして、本発明の技術は、そのような労働者に利用される歩行補助装置10についても、同様に適用することが可能である。この場合においても、歩行補助装置10を装着した労働者の歩行動作を定量的に分析することで、その歩行補助装置10の動作態様を労働者に応じて適切に調整することが可能となる。さらに、得られた分析結果は、労働環境の解析にも有効に用いることができ、作業手順や労働環境の見直しといった工程設計の改善を図ることができる。   For example, the walking assist device 10 can be suitably used not only for patients who perform rehabilitation but also for workers engaged in heavy labor. The technique of the present invention can be similarly applied to the walking assist device 10 used by such workers. Even in this case, it is possible to appropriately adjust the operation mode of the walking assist device 10 according to the worker by quantitatively analyzing the walking motion of the worker wearing the walking assist device 10. Furthermore, the obtained analysis results can be used effectively for analysis of the working environment, and the process design can be improved by reviewing the work procedure and the working environment.

また、実施例で説明した分析装置50は、装着者100の歩行動作に追従して、その分析処理を同時に(リアルタイムで)実施することができるが、歩行動作の分析処理は、装着者が歩行動作を完了した後において、事後的に実行することもできる。この場合、装着者100の歩行動作中には、各センサ22、24、26による検出値を蓄積する処理のみを実行すればよい。なお、各センサ22、24、26による検出値を蓄積する段階では、分析装置50を必ずしも用いる必要はなく、当該検出値の蓄積を行うデータの記憶装置などを、歩行補助装置10に設けることも考えられる。この手法によると、装着者100の歩行動作中には、分析装置50と歩行補助装置10との接続を行う必要がなくなり、装着者100が歩行しやすくなる。   In addition, the analysis device 50 described in the embodiment can follow the walking motion of the wearer 100 and perform the analysis processing at the same time (in real time). It can also be performed after the operation is completed. In this case, only the process of accumulating the detection values by the sensors 22, 24, 26 may be executed during the walking motion of the wearer 100. It should be noted that the analysis device 50 is not necessarily used at the stage of accumulating the detection values by the sensors 22, 24, and 26, and a data storage device for accumulating the detection values may be provided in the walking assist device 10. Conceivable. According to this method, it is not necessary to connect the analysis device 50 and the walking assist device 10 during the walking motion of the wearer 100, and the wearer 100 can easily walk.

本実施例の分析装置50は、汎用の電子計算機を用いて構成されているが、汎用の電子計算機を必ずしも用いる必要はない。例えば、分析装置50が実行する処理は、歩行補助装置10が備える処理ユニット20によって実行させることも可能である。即ち、分析装置50の機能を有する歩行補助装置10を具現化することもできる。この場合、歩行補助装置10において分析された分析結果は、分析装置50において保存しておいてもよいし、無線又は有線によって外部のコンピュータ等に送信され、当該コンピュータによってリアルタイムで表示されてもよい。   Although the analyzer 50 of the present embodiment is configured using a general-purpose electronic computer, it is not always necessary to use a general-purpose electronic computer. For example, the processing executed by the analysis device 50 can be executed by the processing unit 20 included in the walking assistance device 10. That is, the walking assist device 10 having the function of the analysis device 50 can be realized. In this case, the analysis result analyzed in the walking assist device 10 may be stored in the analysis device 50, or may be transmitted to an external computer or the like by wireless or wired and displayed in real time by the computer. .

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

10:歩行補助装置
20:制御ユニット
22:姿勢角センサ
24:膝角度センサ
26:足平荷重センサ
28:モータ
50:分析装置
54:モニタ
62:大腿姿勢角検出部
64:下腿姿勢角検出部
66:踵接地検出部
68:記憶部
70:距離計算部
72:歩幅計算部
74:遊脚計時部
76:速度計算部
78:股関節高さ計算部
80:足先高さ計算部
82:表示処理部
100:歩行補助システム
200:装着者(患者)
210:装着脚
220:非装着脚
A:歩幅
B:遊脚時間
C:歩行速度
D:足先の最大高さ
10: walking assist device 20: control unit 22: posture angle sensor 24: knee angle sensor 26: foot load sensor 28: motor 50: analysis device 54: monitor 62: thigh posture angle detection unit 64: lower leg posture angle detection unit 66 : Heel contact detection unit 68: storage unit 70: distance calculation unit 72: stride length calculation unit 74: swing leg time unit 76: speed calculation unit 78: hip joint height calculation unit 80: toe height calculation unit 82: display processing unit 100: Walking assistance system 200: Wearer (patient)
210: Wearing leg 220: Non-wearing leg A: Step length B: Swing leg time C: Walking speed D: Maximum height of the toe

Claims (6)

人の一方の脚に装着される歩行補助装置を装着した人の歩行動作を分析する分析装置であって、
歩行補助装置を装着した装着脚の大腿及び下腿の長さをそれぞれ記憶する記憶手段と、
装着脚の大腿の姿勢角を検出する大腿姿勢角検出手段と、
装着脚の下腿の姿勢角を検出する下腿姿勢角検出手段と、
装着脚の踵が地面から離間する第1のタイミングと、装着脚の踵へ当接する第2のタイミングを、それぞれ検出する踵接地検出手段と、
検出された第1のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶手段に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第1距離計算手段と、
検出された第2のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶手段に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第2距離計算手段と、
第1距離計算手段及び第2距離計算手段によって計算された距離を用いて、装着脚の歩幅を計算する歩幅計算手段と、
を備える分析装置。
An analysis device for analyzing a walking motion of a person wearing a walking assistance device attached to one leg of a person,
Storage means for storing the length of the thigh and the lower leg of the wearing leg to which the walking assist device is attached;
Thigh posture angle detecting means for detecting the posture angle of the thigh of the mounting leg;
Lower leg posture angle detecting means for detecting the lower leg leg angle of the wearing leg;
Heel contact detection means for detecting a first timing at which the heel of the mounting leg separates from the ground and a second timing at which the heel of the mounting leg contacts the heel of the mounting leg,
Using the posture angles of the thighs and crus detected at the detected first timing and the lengths of the thighs and crus stored in the storage means, the distance in the front-rear direction from the hip joint of the wearing leg to the toes is calculated. A first distance calculating means for calculating;
Using the posture angles of the thighs and lower legs detected at the detected second timing and the lengths of the thighs and lower legs stored in the storage means, the distance in the front-rear direction from the hip joint of the wearing leg to the toes is calculated. A second distance calculating means for calculating;
Stride calculation means for calculating the stride of the wearing leg using the distance calculated by the first distance calculation means and the second distance calculation means;
An analyzer comprising:
検出された第1のタイミングから検出された第2のタイミングまでの遊脚期間を計時する計時手段と、
計時手段によって計時された時間と、歩幅計算手段によって計算された歩幅を用いて、歩行補助装置を装着した人の歩行速度を計算する速度計算手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の分析装置。
Timing means for timing the swing leg period from the detected first timing to the detected second timing;
Speed calculating means for calculating the walking speed of the person wearing the walking assistance device using the time measured by the time measuring means and the stride calculated by the stride calculating means,
The analyzer according to claim 1, further comprising:
検出された第1のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶手段に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節の高さ位置を計算する股関節高さ計算手段と、
高さ計算手段によって計算された高さ位置と、遊脚期間に検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶手段に記憶されている大腿及び下腿の長さを用いて、当該遊脚期間における装着脚の足先の高さ位置を計算する足先高さ計算手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の分析装置。
The hip joint height for calculating the height position of the hip joint of the wearing leg using the posture angle of the thigh and the lower leg detected at the detected first timing and the length of the thigh and the lower leg stored in the storage means Calculation means;
Using the height position calculated by the height calculation means, the posture angles of the thighs and lower legs detected during the free leg period, and the lengths of the thighs and lower legs stored in the storage means, Toe height calculating means for calculating the height position of the toes of the attached legs;
The analyzer according to claim 1, further comprising:
大腿姿勢角検出手段、下腿姿勢角検出手段、及び、踵接地検出手段の少なくとも一つは、歩行補助装置に設けられたセンサの出力値を用いて、前記した指標を検出することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の分析装置。   At least one of the thigh posture angle detection unit, the crus posture angle detection unit, and the heel contact detection unit detects the above-described index using an output value of a sensor provided in the walking assist device. The analyzer according to any one of claims 1 to 3. 人の一方の脚に装着される歩行補助装置を装着した人の歩行動作を分析する分析方法であって、
歩行補助装置を装着した装着脚の大腿及び下腿の長さをそれぞれ記憶する記憶工程と、
装着脚の大腿の姿勢角を検出する大腿姿勢角検出工程と、
装着脚の下腿の姿勢角を検出する下腿姿勢角検出工程と、
装着脚の踵が地面から離間する第1のタイミングと、装着脚の踵へ当接する第2のタイミング接触を、それぞれ検出する踵接地検出工程と、
検出された第1のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶している大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第1距離計算工程と、
検出された第2のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶している大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第2距離計算工程と、
第1距離計算工程及び第2距離計算工程によって計算された距離を用いて、装着脚の歩幅を計算する歩幅計算工程と、
を備える分析方法。
An analysis method for analyzing a walking motion of a person wearing a walking assist device attached to one leg of a person,
A storage step for storing the length of the thigh and the lower leg of the wearing leg to which the walking assist device is attached;
A thigh posture angle detection step of detecting a posture angle of the thigh of the wearing leg;
A lower leg posture angle detecting step for detecting a lower leg leg angle of the wearing leg;
A heel contact detection step for detecting a first timing at which the heel of the mounting leg is separated from the ground and a second timing contact at which the heel of the mounting leg contacts the heel of the mounting leg;
First, the front-rear direction distance from the hip joint of the wearing leg to the tip of the foot is calculated using the posture angles of the thigh and the lower leg detected at the first detected timing and the stored lengths of the thigh and the lower leg. 1 distance calculation process,
First, a distance in the front-rear direction from the hip joint of the wearing leg to the tip of the foot is calculated using the posture angle of the thigh and the lower leg detected at the detected second timing and the stored length of the thigh and the lower leg. 2-distance calculation process;
Using the distances calculated by the first distance calculation step and the second distance calculation step, the step length calculation step of calculating the step length of the wearing leg;
An analysis method comprising:
人の脚に装着される歩行補助装置を装着した人の歩行動作を分析するためのプログラムであって、電子計算機に、
歩行補助装置を装着した装着脚の大腿及び下腿の長さをそれぞれ記憶する記憶処理と、
装着脚の大腿の姿勢角の検出する大腿姿勢角検出処理と、
装着脚の下腿の姿勢角を検出する下腿姿勢角検出処理と、
装着脚の踵が地面から離間する第1のタイミングと、装着脚の踵へ当接する第2のタイミング接触を、それぞれ検出する踵接地検出処理と、
検出された第1のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶している大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第1距離計算処理と、
検出された第2のタイミングにおいて検出された大腿及び下腿の姿勢角と、記憶している大腿及び下腿の長さを用いて、装着脚の股関節から足先までの前後方向の距離を計算する第2距離計算処理と、
第1距離計算処理及び第2距離計算処理によって計算された距離を用いて、装着脚の歩幅を計算する歩幅計算処理と、
を実行させるプログラム。
A program for analyzing the walking motion of a person wearing a walking assistance device that is worn on a person's leg,
A storage process for storing the length of the thigh and the lower leg of the wearing leg to which the walking assist device is attached;
Thigh posture angle detection processing for detecting the posture angle of the thigh of the wearing leg;
Lower leg posture angle detection processing for detecting the lower leg posture angle of the wearing leg;
A heel contact detection process for detecting a first timing at which the heel of the mounting leg is separated from the ground, and a second timing contact at which the heel of the mounting leg contacts the heel of the mounting leg;
First, the front-rear direction distance from the hip joint of the wearing leg to the tip of the foot is calculated using the posture angles of the thigh and the lower leg detected at the first detected timing and the stored lengths of the thigh and the lower leg. 1 distance calculation processing,
First, a distance in the front-rear direction from the hip joint of the wearing leg to the tip of the foot is calculated using the posture angle of the thigh and the lower leg detected at the detected second timing and the stored length of the thigh and the lower leg. 2-distance calculation processing,
A stride calculation process for calculating a stride of the wearing leg using the distance calculated by the first distance calculation process and the second distance calculation process;
A program that executes
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