JP2012191962A - Position variation detection device, system including the same, and method for operating the position variation detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置変動検出装置、これを含むシステム、及び位置変動検出装置の動作方法に関する。 The present invention relates to a position variation detection device, a system including the same, and a method for operating the position variation detection device.
脳卒中等によって片脚麻痺となった患者は、その身体機能の回復のため、歩行運動等の反復が要求される場合がある。患者の身体機能の回復を早めるため、リハビリ指導者は、患者の現状/改善具合を見て、自己の経験則を踏まえて、患者に対して適切なアドバイスをする。リハビリ指導者による患者へのアドバイスは、リハビリ指導者の個人的経験則に基づくものが多く、リハビリ指導者の能力等に依存する程度が大きい。 A patient who has suffered from a single leg paralysis due to a stroke or the like may be required to repeat a walking exercise or the like in order to recover its physical function. In order to expedite the recovery of the patient's physical function, the rehabilitation instructor looks at the patient's current situation / improvement and gives appropriate advice to the patient based on his / her own rule of thumb. The advice given to the patient by the rehabilitation instructor is often based on the personal rule of thumb of the rehabilitation instructor and largely depends on the ability of the rehabilitation instructor.
特許文献1には、歩行感覚生成装置が開示されている。特許文献1の図1に示すように、歩行感覚生成装置は、ベルト機構1を有し、歩行者は、当該ベルト機構1上を歩行する。ベルト機構1は、3軸歩行面保持機構3上に設置されており、任意の傾斜角度に調整される。歩行者の脚先位置はCCDカメラ4で検出され、腰部位置は糸式位置センサ5で検出され、頭部位置は磁気式位置姿勢計測装置6で検出され、各検出値は、計算機20に入力される。歩行者の前方には、大型スクリーン7が設けられており、歩行動作にあわせた空間の映像が提示される。
特許文献2には、ユーザーの第1脚に対して装具を付け、装具が装着されていない第2脚の位置を計測する装置が開示されている。特許文献2の図1に示すように、脚装置12には、第2脚を撮像するカメラ42が設けられている。コントローラ32は、カメラ42が撮像した画像に基づいてカメラ位置に対する第2脚の位置を演算する。コントローラ32による演算処理により、第1脚の足位置に対する第2脚の足の相対位置が算出される。
患者の早期回復に繋がる効果的なリハビリを提供するためには、患者の現在の運動状態(歩行状態等)を的確に把握することが望ましい。現状、患者の運動を時分割して画像取得して解析することで患者の運動状態を計測する手法が提供されている。また、床、マット等の構造物に圧力センサを埋め込んで患者の運動状態を計測する手法が提供されている。しかしながら、このような場合には、比較的大型な装置が必要となる場合が多く、患者の運動状態を簡易に計測することはできない場合が多い。 In order to provide effective rehabilitation that leads to early recovery of the patient, it is desirable to accurately grasp the patient's current exercise state (such as walking state). Currently, a technique for measuring a patient's motion state by time-divisionally acquiring and analyzing images of the patient's motion is provided. There is also provided a technique for measuring a patient's motion state by embedding a pressure sensor in a structure such as a floor or a mat. However, in such a case, a relatively large apparatus is often required, and the patient's movement state cannot be easily measured in many cases.
上述の説明から明らかなように、ユーザーの運動状態を簡易に計測することが強く望まれている。 As is clear from the above description, it is strongly desired to simply measure the user's movement state.
本発明に係る位置変動検出装置は、複数のリンク、及び検出装置を含む治具をユーザーの脚に対して装着し、当該治具の前記検出装置から供給される検出値に基づいて前記ユーザーの所定部位の位置変動を検出する位置変動検出装置であって、前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む)に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む)に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する。この構成を採用することによって、ユーザーの運動状態を簡易に計測することが可能になる。 The position variation detection device according to the present invention is configured to attach a jig including a plurality of links and a detection device to a user's leg, and based on a detection value supplied from the detection device of the jig. A position variation detection device for detecting a position variation of a predetermined part, wherein the detection value supplied from the detection device (the detection value is at least a value corresponding to an angle formed by the plurality of links, and a vertical direction) The position of the predetermined portion in a predetermined direction intersecting the vertical axis is calculated based on the inclination angle of the link with respect to the link, and the detection value supplied from the detection device (the detection value is And calculating the acceleration of the link along the predetermined direction based on at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link). Based on the integration to calculate the position of the predetermined portion in the predetermined direction. By adopting this configuration, the user's exercise state can be easily measured.
前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第1位置算出部と、前記ユーザーの前記脚が接地しているか否かを示す情報に応じて定まる前記第1位置算出部による算出結果に基づいて、前記所定部位の所定空間内の位置を算出する第2位置算出部と、を備える、と良い。 Based on a calculation result by a first position calculation unit that calculates the position of the predetermined part in the predetermined direction and the first position calculation unit that is determined according to information indicating whether or not the user's leg is in contact with the ground. And a second position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in a predetermined space.
前記検出値は、前記ユーザーの前記脚が接地しているか否かを示す値を更に含む、上記いずれかの位置変動検出装置であって、前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第1位置算出部と、前記検出装置から供給される前記検出値に基づいて、前記ユーザーの前記脚が接地しているか否かを判定する判定部と、前記判定部による判定結果に応じて定まる前記第1位置算出部による算出結果に基づいて、前記所定部位の所定空間内の位置を算出する第2位置算出部と、を備える、と良い。 The detected value further includes a value indicating whether or not the user's leg is in contact with the ground. The position variation detecting device according to any one of the above, wherein the first value for calculating the position of the predetermined portion in the predetermined direction is calculated. A position calculation unit; a determination unit that determines whether or not the user's leg is in contact with the ground based on the detection value supplied from the detection device; and the first value that is determined according to a determination result by the determination unit. And a second position calculating unit that calculates a position of the predetermined part in a predetermined space based on a calculation result by the one position calculating unit.
前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第1位置算出部を備える、上記いずれかに記載の位置変動検出装置であって、前記第1位置算出部は、前記所定部位を中心として前記リンクが回転する際に検出される角加速度と、前記リンクの変位に応じて前記検出装置が検出する加速度とに基づいて前記リンクの前記加速度を算出し、当該算出した加速度を積分する、と良い。 The position variation detection apparatus according to any one of the above, further comprising a first position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction, wherein the first position calculation unit is configured to link the link around the predetermined part. It is preferable to calculate the acceleration of the link based on the angular acceleration detected when the lens rotates and the acceleration detected by the detection device according to the displacement of the link, and to integrate the calculated acceleration.
前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第1位置算出部を備える上記いずれかに記載の位置変動検出装置であって、前記第1位置算出部は、前記所定部位の前記鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する、と良い。 The position variation detection device according to any one of the above, further comprising a first position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction, wherein the first position calculation unit is along the vertical axis of the predetermined part. The height may be calculated, and the position of the predetermined part in the predetermined direction may be calculated based on the calculated height.
前記所定部位の前記鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第1位置算出部を備える上記いずれかの位置変動検出装置であって、前記第1位置算出部による前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さの算出処理と、前記第1位置算出部による所定方向に沿う前記リンクの前記加速度の算出処理とは時間的に並列して実行される、と良い。 Any one of the above-described position fluctuation detection devices, comprising: a first position calculation unit that calculates a height of the predetermined part along the vertical axis, and calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. The calculation processing of the height along the vertical axis of the predetermined part by the first position calculation unit and the calculation processing of the acceleration of the link along the predetermined direction by the first position calculation unit are temporally It is good to be executed in parallel.
前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第1位置算出部を備える上記いずれかの位置変動検出装置であって、前記第1位置算出部は、複数の前記リンクの各長さに応じた複数の設定値、及び複数の前記リンク同士が為す角度に基づいて、前記所定部位の前記鉛直軸線に沿う高さを算出する、と良い。 In any one of the above-described position variation detection apparatuses, the first position calculation unit including a first position calculation unit that calculates a height along the vertical axis of the predetermined part and calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. The first position calculation unit is configured to determine a height along the vertical axis of the predetermined portion based on a plurality of set values corresponding to each length of the plurality of links and an angle formed by the plurality of links. It is good to calculate the length.
前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第1位置算出部を備える上記いずれかに記載の位置変動検出装置であって、前記第1位置算出部は、複数の前記リンクの各長さを示す複数のリンク長値、及び複数の前記リンク同士が為す角度に基づいて、前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該高さと鉛直方向に対して前記リンクが為す角度とに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する、と良い。 The position variation detection according to any one of the above, further comprising: a first position calculation unit that calculates a height of the predetermined part along a vertical axis, and calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. It is an apparatus, Comprising: The said 1st position calculation part follows the vertical axis line of the said predetermined | prescribed site | part based on the several link length value which shows each length of several said links, and the angle which these several links make The height may be calculated, and the position of the predetermined part in the predetermined direction may be calculated based on the height and an angle formed by the link with respect to the vertical direction.
前記治具は、ユーザーの脚の膝に対してトルクを与えることでユーザーの歩行を補助する歩行補助装置である、と良い。複数の前記リンクは、前記ユーザーの大腿骨に対応づけて配置された第1リンクと、前記ユーザーの脛骨に対応づけて配置された第2リンクとを含む、と良い。前記所定位置は、前記ユーザーの腰位置である、と良い。 The jig may be a walking assistance device that assists the user's walking by applying torque to the knee of the user's leg. The plurality of links may include a first link disposed in association with the user's femur and a second link disposed in association with the user's tibia. The predetermined position may be the waist position of the user.
本発明に係る位置変動検出システムは、複数のリンク、及び検出装置を含むと共に、ユーザーの脚に対して装着される治具と、前記治具の前記検出装置から供給される検出値に基づいて前記ユーザーの所定部位の位置変動を検出する位置変動検出装置と、を備える位置変動検出システムであって、前記位置変動検出装置は、前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む)に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む)に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する。 The position variation detection system according to the present invention includes a plurality of links and a detection device, and a jig mounted on a user's leg, and a detection value supplied from the detection device of the jig. A position fluctuation detection system that detects a position fluctuation of a predetermined part of the user, wherein the position fluctuation detection apparatus is configured to detect the detection value (the detection value is supplied from the detection apparatus). The position of the predetermined portion in a predetermined direction intersecting the vertical axis based on at least a value corresponding to an angle formed by the plurality of links and a value corresponding to an inclination angle of the link with respect to the vertical direction). The detection value calculated and supplied from the detection device (the detection value is at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link) Calculating the acceleration of the links along the predetermined direction based on free), calculates the position of the predetermined portion in the predetermined direction based on the integral of the acceleration.
本発明に係る位置変動検出装置の動作方法は、複数のリンク及び検出装置を含む治具をユーザーの脚に対して装着し、当該治具の前記検出装置から供給される検出値に基づいて前記ユーザーの所定部位の位置変動を検出する位置変動検出装置の動作方法であって、 前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む)に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む)に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する。 In the operation method of the position variation detection device according to the present invention, a jig including a plurality of links and a detection device is attached to a user's leg, and the position variation detection device is based on a detection value supplied from the detection device of the jig. An operation method of a position variation detection device for detecting a position variation of a predetermined part of a user, wherein the detection value supplied from the detection device (the detection value corresponds to at least an angle formed by a plurality of links) And the detection value supplied from the detection device by calculating the position of the predetermined part in a predetermined direction intersecting the vertical axis based on the value and a value corresponding to the inclination angle of the link with respect to the vertical direction) (The detected value includes at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link), and the acceleration of the link along the predetermined direction. Calculated, to calculate the position of the predetermined portion in the predetermined direction based on the integral of the acceleration.
本発明によれば、ユーザーの運動状態を簡易に計測することできる。 According to the present invention, it is possible to easily measure a user's exercise state.
実施の形態1
本実施形態に係る位置変動検出装置は、複数のリンク及び検出装置を含む治具を患者の脚に対して装着し、治具の検出装置から供給される検出値に基づいて患者の腰位置の位置変動を検出する。位置変動検出装置は、検出装置から供給される検出値に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における腰位置を算出し、検出装置から供給される検出値に基づいて所定方向に沿うリンクの加速度を算出し、この加速度の積分に基づいて所定方向における腰位置を算出する。
The position variation detection apparatus according to the present embodiment attaches a jig including a plurality of links and a detection apparatus to a patient's leg, and determines the patient's waist position based on a detection value supplied from the detection apparatus of the jig. Detect position fluctuations. The position variation detection device calculates the waist position in a predetermined direction intersecting the vertical axis based on the detection value supplied from the detection device, and determines the position of the link along the predetermined direction based on the detection value supplied from the detection device. An acceleration is calculated, and a waist position in a predetermined direction is calculated based on the integration of the acceleration.
この構成によれば、異なる内容の算出処理に基づいて、立脚及び遊脚時の腰位置が夫々算出され、患者の腰位置の変動を簡易に計測することが可能になる。特に、加速度を活用した演算処理に基づいて、遊脚時の腰位置を算出することで、連続した腰位置の変位を観察することが可能となる。複数のリンク及び検出装置を含む治具として、例えば、歩行補助装置を活用することによって、既存の装置を流用した態様にて、腰位置の変位を検出することが可能となる。 According to this configuration, the waist position at the time of the standing leg and the swinging leg is calculated based on the calculation processing of different contents, and it becomes possible to easily measure the fluctuation of the patient's waist position. In particular, it is possible to observe a continuous displacement of the waist position by calculating the waist position at the time of the swing leg based on a calculation process utilizing acceleration. As a jig including a plurality of links and a detection device, for example, by utilizing a walking assist device, it is possible to detect the displacement of the waist position in a manner in which an existing device is diverted.
図13に示すように、健常者と比べて、片麻痺患者は、横揺れした状態で歩行する。従って、片麻痺患者の歩行に伴うその腰位置の変動を観察することで、片麻痺患者の歩行状態の改善度合いを測ることができる。なお、図13の左側は、健常者の歩行に伴って変位するその腰位置の軌跡を示し、図13の右側は、片麻痺患者の歩行に伴って変位するその腰位置の軌跡を示す。 As shown in FIG. 13, a hemiplegic patient walks in a swaying state as compared with a healthy person. Therefore, the degree of improvement in the walking state of the hemiplegic patient can be measured by observing the change in the waist position accompanying the walking of the hemiplegic patient. In addition, the left side of FIG. 13 shows the locus | trajectory of the waist position displaced with a healthy person's walk, and the right side of FIG. 13 shows the locus | trajectory of the waist position displaced with the walk of a hemiplegic patient.
上述の構成によれば、患者のリハビリ時に患者の腰位置の変動を指導者又は患者に提示することが可能となる。従って、より効果的なリハビリ運動を達成することが可能になる。例えば、指導者は、ディスプレイに表示される腰位置の変動状態を勘案して、適切なアドバイスを患者に対してリアルタイム的に提示することができる。 According to the above-described configuration, it is possible to present changes in the waist position of the patient to the instructor or the patient during the patient's rehabilitation. Therefore, it is possible to achieve a more effective rehabilitation exercise. For example, the instructor can present appropriate advice to the patient in real time in consideration of the fluctuation state of the waist position displayed on the display.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。図1は、腰位置計測システムの概略的な模式図である。図2は、歩行補助装置の構成及び患者に対するその装着状態を示す模式図である。図3は、リンク同士が為すリンク角度を示す図である。図4は、歩行補助装置の構成を示す概略的なブロック図である。図5は、腰位置計測システムの構成を示す概略的なブロック図である。図6は、腰位置計測システムの動作を示すタイミングチャートである。図7は、腰位置の変動を示す模式図である。図8は、立脚時の腰位置を算出する手順を示す図である。図9は、遊脚時の腰位置を算出する手順を示す図である。図10は、腰位置計測システムの動作を示す概略的なフローチャートである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a waist position measurement system. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the walking assistance device and the wearing state of the walking assistance device. FIG. 3 is a diagram illustrating a link angle formed by the links. FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the walking assist device. FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of the waist position measurement system. FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the waist position measurement system. FIG. 7 is a schematic diagram showing fluctuations in the waist position. FIG. 8 is a diagram showing a procedure for calculating the waist position when standing. FIG. 9 is a diagram showing a procedure for calculating the waist position during swinging. FIG. 10 is a schematic flowchart showing the operation of the waist position measurement system.
図1に示すように、腰位置計測システム100は、歩行補助装置(治具)10、計測ユニット20、及びコンピュータ30を有する。歩行補助装置10の出力は、計測ユニット20に接続する。計測ユニット20の出力は、コンピュータ30に入力する。なお、計測ユニット20の機能をコンピュータ30に対して組み込んでも良く、その逆も然りである。すなわち、システム100の具体的な構成は任意であり、当業者をすれば、適宜変更可能である。位置変動検出装置は、計測ユニット20単体又は、計測ユニット20とコンピュータ30との組み合わせによって構成される。
As shown in FIG. 1, the waist
図1に示す腰位置計測システム100は、図1を正面視して右脚が麻痺している患者200の腰位置の変動を計測する。コンピュータ30の表示画面には、患者200の歩行に応じた患者200の腰位置の変動が同時的に表示される。患者200のリハビリ指導者は、患者200の現状の歩行動作を勘案して適切なアドバイスを患者200に対して提示することができる。患者200のリハビリ運動と指導者によるアドバイス間に大きなタイムラグが存在しないため、指導者のアドバイスを受けて、患者200は、現姿勢等の修正を直ちに行うことができる。また、患者200の腰位置データを保存等しておくことで、例えば、経時的な患者200歩行状態の推移も観察することが可能になる。例えば、週単位又は月単位での患者200の歩行状態の推移を観察することが可能になる。
The waist
図1及び図2に示すように、歩行補助装置(治具)10は、患者200の腰部からその脚部に至る範囲で患者200の脚に沿って装着される装着型治具/装着型ロボットである。歩行補助装置10は、患者200の麻痺脚の関節に対してトルクを与え、患者200の麻痺脚の歩行運動を補助するように構成されている。歩行補助装置10は、計測ユニット20に対して各種センシング結果を供給し、これにより、患者200の腰位置が計測ユニット20により算出される。計測ユニット20で算出された腰位置は、コンピュータ30の表示画面に表示され、腰位置の変動状態がリハビリ指導者に提示される。患者200の歩行状態の評価時、患者200の腰位置は重要な指標となる。従って、患者200の歩行運動と患者200の腰位置の変動状態を同時的に把握することで、リハビリ指導者は患者200に対して適切なアドバイスを提示することができ、これを受けて、患者200は、現状の歩行状態を修正することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the walking assist device (jig) 10 is a wearable jig / wearable robot that is worn along the legs of the
図1及び図2に示すように、歩行補助装置10は、リンク(軸部材)10a、リンク10b、フット部(足台部)10c、ジョイント部(連結中継部)10d、ジョイント部10e、ベルト(取り付け部)10f、ベルト(取り付け部)10g、およびコントローラ部(制御部)10hを有する。リンク10a、10bのリンク長は、患者200の脚長さに応じて適当に調整可能である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the walking assist
リンク10aは、ベルト10fによって、患者200の大腿骨に対応づけて患者200の脚に対して位置固定される。リンク10bは、ベルト10gによって、患者200の脛骨に対応づけて患者200の脚に対して位置固定される。ジョイント部10dは、リンク10aとリンク10bとの接続部分を構成し、患者200の脚の膝位置に対応づけて配置される。フット部10c上には、患者200の足が載せられる。ジョイント部10eは、リンク10bとフット部10cとの接続部分を構成し、患者200の足首位置に対応づけて配置される。コントローラ部10hは、患者200の腰位置に対応づけて配置される。
The
ジョイント部10dは、図3に模式的に示すリンク10aとリンク10bとが為すリンク角度を計測する計測器(例えば、アブソリュートエンコーダ等)を内蔵する。ジョイント部10dは、更に、リンク10aとリンク10b間の同リンク角度を調整する駆動装置(例えば、電気モータ等)を内蔵する。コントローラ部10hは、マイコン(Microcomputer)及び各種センサ類(ジャイロセンサ、加速度センサ等)を内蔵する。フット部10cには、患者200の麻痺脚が接地しているか否かを検知する検出器(例えば、圧力センサ等)が設けられている。ジョイント部10eには、モータ等の駆動装置は内蔵されず、フット部10cは、リンク10bに対して揺動自在に連結している。
The
歩行補助装置10は、ジョイント部10dに設けられた駆動装置を所定態様にて駆動することによって、リンク10aとリンク10bとが為すリンク角度(図3参照)を適当に調整し、これにより患者200の麻痺脚の歩行運動を補助する。
The
歩行補助装置10は、例えば、図4に示すように構成される。図4に示すように、歩行補助装置10は、目標値パターン供給部91、目標角度生成部92、加算部93、ドライバ94、及びモータ95を含む。
The walking
目標値パターン供給部91は、患者200の歩行状態を勘案して予め作成された目標値パターンを保持し、これを目標角度生成部92に対して供給する。目標角度生成部92は、目標値パターン供給部91から供給された目標値パターンに基づいて、現時点における目標角度を生成し、これを加算部93に供給する。
The target value
加算部93は、目標角度生成部92から供給される目標角度からジョイント部10dに設けられた計測装置から供給されるリンク角度を減算し、この算出値をドライバ94に供給する。ドライバ94は、加算部93からの供給値に基づいてモータ95を制御する制御信号を生成し、これをモータ95に供給する。
The adding
モータ95は、ドライバ94から供給される制御信号に応じて軸回転動作する。モータ95で生じる軸回転力は、リンク機構に対して伝達する。このようにして、リンク10aとリンク10b間のリンク角度が、患者200の麻痺脚の歩行パターンに応じて適当に調整される。
The
なお、図4に示す機能ブロックは、コントローラ部10hに内蔵されたマイコンがジョイント部10dに内蔵された電気モータを駆動することによって実現されるものである。コントローラ部10hの内蔵マイコンは、プログラムを順次実行し、目標角度と現リンク角度とに応じた駆動信号をドライバ94に対して供給する。このようにモータ95をソフトウェア制御することが望ましい。
Note that the functional blocks shown in FIG. 4 are realized by a microcomputer built in the
図5を参照して、腰位置計測システム100の構成列について説明する。図5に示すように、歩行補助装置10は、接地検出部11、傾斜角度/回転角速度検出部(以下、傾斜角度検出部又は回転角速度検出部と呼ぶ場合がある)12、加速度検出部13、リンク角度検出部14を含む。説明の便宜上、各機能部11〜14を単に検出部(検出装置)と呼ぶ場合がある。計測ユニット20は、判定部21、算出部(第1位置算出部)22、設定値保持部23、選択部24、および腰位置計測部(第2位置算出部)25を含む。コンピュータは、計測データ処理部31、入力部32、および計測データ表示部33を含む。
With reference to FIG. 5, the sequence of the waist
図5に示す各機能ブロックの接続関係は、次のとおりである。判定部21には、検出部11、検出部12の各出力が接続される。算出部22には、検出部12〜14の各出力が接続される。設定値保持部23の出力は、算出部22に接続される。選択部24には、判定部21及び算出部22の各出力が接続される。選択部24の出力は、腰位置計測部25に接続される。腰位置計測部25の出力は、計測データ処理部31に接続される。計測データ処理部31の出力は、計測データ表示部33に接続される。入力部32の出力は、設定値保持部23に接続される。なお、図5に示す接続関係は、あくまで例示的なものであり、不図示の接続関係が存在する場合もある。
The connection relationship between the functional blocks shown in FIG. 5 is as follows. Each output of the
図5に示す歩行補助装置10は、検出部11〜14を含む。検出部11は、患者200の麻痺脚が接地していることを検出する。接地検出部11は、例えば、患者200の麻痺脚が接地している時、Hレベル信号を出力し、患者200の麻痺脚が接地していない時、Lレベル信号を出力する。検出部11は、フット部10cに設けられた圧力センサ等から構成される。
The walking
検出部12は、任意の種類のジャイロセンサから構成され、回転角速度と傾斜角度(図8に示す角度γ、α等)とを検出する。なお、傾斜角度αは、患者200の歩行方向(X軸方向)を側面視して、鉛直方向(Z軸方向)に対してリンク10aの長手方向が為す角度である。傾斜角度αは、患者200の歩行方向(X軸方向)から見て、鉛直方向(Z軸方向)に対してリンク10aの長手方向が為す角度である。検出部12は、歩行補助装置10のコントローラ部10hに内蔵される。
The
検出部13は、任意の種類の加速度センサから構成され、3軸方向の加速度を検出する。検出部12と同様、検出部13は、歩行補助装置10のコントローラ部10hに内蔵される。なお、起立状態の患者の脚に対して所望のように歩行補助装置10が取り付けられているのとき、検出部13により検出される加速度の一つは、鉛直方向の加速となる。
The
検出部14は、ジョイント部10dに内蔵されたエンコーダ等から構成され、リンク角を示す値をコントローラ部10h内のマイコンへ供給する。
The
図5に示す計測ユニット20は、マイコンを内蔵し、判定部21〜腰位置計測部25の各処理を実行する。マイコンによるプログラムの実行によって、歩行補助装置10の検出部から供給される検出値が処理され、最終的に、グローバル座標(図7に示すXg、Yg座標系)における患者200の腰位置が算出される。
The
判定部21は、検出部11、12の各出力に基づいて、患者200の麻痺脚が接地しているか否かを判定する。判定部21は、検出部11からHレベル信号が入力し、かつ検出部12から供給されるYs方向の加速度が零(又は所定閾値以下)のとき、患者200の麻痺脚が接地していると判定し、これを示すHレベル信号を出力する。2つの条件のうち一方が不足する場合、判定部21は、患者200の麻痺脚が接地していないと判定し、これを示すLレベル信号を出力する。なお、判定部21は、その判定精度を効果的に高めるべく、Ys方向の加速度も参照して、接地状態を判定している(図13参照)。
The
算出部22は、検出部12〜14から供給される検出値に基づいて患者200の腰位置を算出する。設定値保持部23は、算出部22による算出処理に用いられる設定値(図8に示すリンク長L1、L2、図9に示す間隔L4等)を保持する。選択部24は、判定部21の出力に応じて、算出部22からの2つの出力(腰位置データVa、腰位置データVb)の一方を選択する。腰位置計測部25は、選択部24を介して供給される腰位置の座標をグローバル座標に変換して出力する。
The
図5に示すコンピュータ30は、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、ハードディスク等を具備する一般的な計算機であり、アプリケーションの実行により、計測ユニット20から供給されるデータに応じた表示画像を生成し、これを表示パネル等の表示部に表示する。コンピュータ30は、計測ユニット20に設けられた設定値保持部23の保持値の変更を計測ユニット20に対して指示する。
A
計測データ処理部31は、腰位置計測部25からの供給値を処理し、表示データを生成する。計測データ表示部33は、計測データ処理部31から供給される表示データに応じた表示をする。入力部32は、キーボード等の入力装置を含み、設定値保持部23の保持値の変更を指示する。これに応じて、設定値保持部23は、自身の保持値を、入力部32からの供給値に書き換える。
The measurement
図6に模式的に示すように、患者200が歩行運動するとき、時間経過に伴って、立脚と遊脚とを繰り返す。立脚時、麻痺脚が接地しており、他方の健常脚は地面から離れた状態で前方に押し出される。遊脚時、健常脚が接地しており、他方の麻痺脚が地面から離れた状態で前方に押し出される。
As schematically shown in FIG. 6, when the
図6に模式的に示すように、判定部21の出力は、患者200の歩行状態(立脚/遊脚)に応じてH−Lレベル間を変動する。算出部22は、立脚時腰位置計算aと遊脚時腰位置計算bとを時間的に並列して連続的に実行する。選択部24は、判定部21の出力に応じて、算出部22の出力のいずれかを選択する。腰位置計測部25は、選択部24を介して連続的に供給される算出部22の算出値に基づいて、腰位置の相対変位を時間的に連続して算出する。
As schematically illustrated in FIG. 6, the output of the
例えば、時刻t0〜t1間は、遊脚状態にあり、判定部21の出力はLレベルにある。このとき、選択部24は、遊脚時腰位置計算bによる算出値Vbを選択出力する。腰位置計測部25は、順次入力する算出値Vbに基づいて腰位置の相対変位を順次算出する。
For example, between the times t0 and t1, the leg is in the swinging state, and the output of the
図7に模式的に示すように、患者200の歩行運動に応じて、腰位置P0は、軸Xg及び軸Ygから規定されるグローバル座標系内を移動する。なお、軸Xgは、患者200の進行方向に一致する。軸Ygは、軸Xg及び鉛直軸線に対して直行する軸線であり、患者200の胴幅方向に対応する。グローバル座標系の原点は、例えば、麻痺脚が最初の一歩を踏み出して接地した時の腰位置に設定される。グローバル座標系の原点の設定方法は任意であり、これに限られるべきものではない。
As schematically shown in FIG. 7, the waist position P0 moves in the global coordinate system defined by the axis Xg and the axis Yg in accordance with the walking motion of the
図7に示す腰位置P0は、例えば、所定の時間間隔で計測される。腰位置P0は、初期位置であり、本位置は、グローバル座標系における原点となる。腰位置P10は、麻痺脚が地面から離れた時の腰位置である。腰位置P11は、遊脚中の腰位置である。腰位置P20は、麻痺脚が接地した時の腰位置である。腰位置P21は、立脚中の腰位置である。 The waist position P0 shown in FIG. 7 is measured at a predetermined time interval, for example. The waist position P0 is an initial position, and this position is the origin in the global coordinate system. The waist position P10 is a waist position when the paralyzed leg is separated from the ground. The waist position P11 is a waist position in the swing leg. The waist position P20 is a waist position when the paralyzed leg is grounded. The waist position P21 is a waist position in the standing leg.
図7に示すように、患者200の現在位置に対応して、軸Xmと軸Ym(mは、任意の自然数とする)から規定されるローカル座標系が定義されている。軸Xmは、グローバル座標系の軸Xgに対して平行な軸線である。軸Ymは、グローバル座標系の軸Ymに対して平行な軸線である。ローカル座標系は、患者200の腰位置、より正確には、歩行補助装置10のコントローラ部10hに対して設定された座標系である。ローカル座標系は、患者200の歩行に応じて、グローバル座標系内を移動するものと理解できる。
As shown in FIG. 7, a local coordinate system defined by an axis Xm and an axis Ym (m is an arbitrary natural number) is defined corresponding to the current position of the
上述のように、算出部22は、検出部11〜14の検出値に基づいて患者200の腰位置を算出する。この点について、図8及び図9を参照して詳細説明する。なお、図8は、立脚時の腰位置の算出原理を示す図である。図9は、遊脚時の腰位置の算出原理を示す図である。
As described above, the
図8から理解されるように、算出部22は、幾何計算に基づいて腰位置Dyを算出する。腰位置Dyは、ローカル軸Ym及びグローバル軸Yg方向における腰位置を示す。より具体的には、算出部22は、リンク長L1、L2、リンク角度θ1、傾斜角γに基づいて高さLを算出し、その後、算出した高さL、傾斜角αに基づいて腰位置Dyを算出する。
As understood from FIG. 8, the
リンク長L1、L2は、設定値保持部23から算出部22に供給される。リンク角度θ1は、リンク角度検出部14から算出部22に供給される。傾斜角γ、αは、傾斜角度検出部12から算出部22に供給される。
The link lengths L1 and L2 are supplied from the set
算出部22により実行される計算式を示す。なお、次の示す式(1)〜(6)のうち、式(1)〜式(5)は、図8(a)に示されており、式(6)は、図8(b)に示されている。
The calculation formula performed by the
算出部22は、第1式に基づいて、リンク10aとリンク10bに2辺とする三角形のその余の辺(以下、余辺と呼ぶ場合がある)の長さを算出する。算出部22は、第2式を展開して得られる第3式に基づいて、リンク10aと余辺とが為す角度θ2を算出する。算出部22は、算出した角度θ2と傾斜角λの減算によって角度θ3を算出する。算出部22は、算出した角度θ3と余辺の長さL3とに基づく幾何計算によって高さLを算出する。算出部22は、算出した高さLと傾斜角αに基づく幾何計算によって腰位置Dyを得る。
算出部22により算出された腰位置Dyは、腰位置計測部25によって、前回の算出処理により計算された腰位置に加算される。腰位置計測部25は、式(7)に示す計算を行う。ただし、P0yは、前回の腰位置であり、P01yは、今回算出された腰位置を示す。このようにして、グローバル座標系における腰位置が算出される。
図9から理解されるように、算出部22は、図8の場合とは異なり、リンク10a、10b及びそれらが為す角度等の機構条件を活用することなく、角加速度及び加速度等の加速状態の検知に基づいて腰位置Dyを算出する。麻痺脚が地面から浮いているとき、リンク10a、10b及びそれらが為す角度等を活用しても腰位置Dyを求めることは容易ではない。この点に鑑みて、本実施形態では、上述のように、角加速度及び加速度等の加速状態の検知に基づいて腰位置Dyを算出する。これによって、連続的な腰位置計測をすることが可能となる。なお、図9に示すように、α=α1の関係が成立する。
As can be understood from FIG. 9, the
算出部22は、式(8)〜(11)に示す計算原理に基づいて腰位置Dyを算出する。算出部22は、回転角速度検出部12から供給される回転角加速度α''と設定値保持部23から供給される長さL4とに基づいて、腰位置に対応する点Pを回転中心としてリンク10aが回転したときの加速度Slyを算出し(式(8)参照)、加速度検出部13から供給される加速度Sayから加速度Slyを減算し(式(9)参照)、腰移動に応じた値の加速度Skyを得る。次に、算出部22は、加速度Skyと傾斜角度検出部12から供給される傾斜角αに基づいて、軸Y0方向の加速度Gayを算出する(式(10)参照)。次に、算出部22は、算出した加速度Gayを2回積分して腰位置Dyを算出する(式(11)参照)。
算出部22により算出された腰位置Dyは、腰位置計測部25によって、前回の算出処理により計算された腰位置に加算される。腰位置計測部25は、式(12)に示す計算を行う。ただし、P10yは、前回の腰位置であり、P11yは、今回算出された腰位置を示す。このようにして、グローバル座標系における腰位置が算出される。
図6から明らかなように、本実施形態では、算出部22は、立脚時腰位置計算a及び遊脚時腰位置計算bを時間的に並列して実行する。この場合、一方の計算結果は真値であるが、他方の計算結果は誤値である。この点を判別するべく、本実施形態では、判定部21によって、立脚/遊脚を判定し、この判定結果に応じて定まる計算結果を活用する。これによって、算出部22による計算処理を連続的に実行させた状態とすることができる。
As is apparent from FIG. 6, in the present embodiment, the
図10を参照して、腰位置計測システム100の動作について説明する。なお、腰位置計測システム100は、スタート〜リターンに至るサイクルを連続的に実行する。
The operation of the waist
はじめに検出処理をする(S100)。具体的には、歩行補助装置10の検出部11〜14は検出動作を為す。
First, a detection process is performed (S100). Specifically, the
次に、立脚又は遊脚の判定をする(S101)。具体的には、判定部21は、接地検出部11の出力がHレベルであり、回転角速度の値が所定値又は閾値以下である場合、立脚状態と判定し、これを示すHレベル信号を出力する。2つの条件のうち一方が不足する場合、判定部21は、患者200の麻痺脚が接地していないと判定し、これを示すLレベル信号を出力する。
Next, the standing leg or the free leg is determined (S101). Specifically, when the output of the ground
立脚判定の場合、立脚の開始状態であるか判定する(S102)。判定部21は、前回のS101の判定結果を保持し、これとの比較において、今回の判定結果が初回の立脚判定であるのか判断する。つまり、判定部21は、前回の判定結果が立脚を示す場合、立脚開始とは判断しない。判定部21は、前回の判定結果が遊脚を示す場合、立脚開始と判断する。
In the case of the stance determination, it is determined whether the stance is in the start state (S102). The
立脚開始の場合、ローカル座標が仮想的に設定される(S103)。判定部21による判定に応じて、図7に模式的に示すように、X2軸とY2軸とから規定されるローカル座標が仮想的に設定される。
In the case of starting the stance, local coordinates are virtually set (S103). In accordance with the determination by the
次に、伸展保持される(S104)。具体的には、歩行補助装置10は、連続的なトルク生成により、リンク10a、10bを駆動しているが、ある時点において静止しているものと観念する。
Next, the extension is held (S104). Specifically, the walking assist
次に、ローカル座標において腰位置計算する(S105)。具体的には、図8を参照して説明したとおりである。 Next, the waist position is calculated in local coordinates (S105). Specifically, it is as described with reference to FIG.
次に、グローバル座標において腰位置計算する(S106)。具体的には、腰位置計測部25は、前回算出したDyに今回算出したDyを加算する(式(7)参照)。
Next, the waist position is calculated in global coordinates (S106). Specifically, the waist
次に、モータ駆動する(S107)。具体的には、ある時間において伸展保持とされた状態から離脱し、歩行補助装置10は、トルク生成に基づくリンク駆動を開始する。
Next, the motor is driven (S107). Specifically, the
次に、モニタ表示する(S108)。具体的には、腰位置計測部25から供給される供給値が計測データ処理部31により処理され、計測データ表示部33は、計測データ処理部31から供給されるデータに基づいて腰の変位状態を示す画像を表示する。その後、スタートに戻る。
Next, the monitor is displayed (S108). Specifically, the supply value supplied from the waist
S101において遊脚と判定された場合、遊脚開始であるのかを判断する(S109)。具体的には、判定部21は、前回のS101の判定結果を保持し、これとの比較において、今回の判定結果が初回の立脚判定であるのか判断する。つまり、判定部21は、前回の判定結果が遊脚を示す場合、遊脚開始とは判断しない。判定部21は、前回の判定結果が立脚を示す場合、遊脚開始と判断する。
If it is determined in S101 that it is a free leg, it is determined whether or not it is the start of a free leg (S109). Specifically, the
遊脚開始の場合、ローカル座標が仮想的に設定される(S110)。判定部21による判定に応じて、図7に模式的に示すように、X1軸とY1軸とから規定されるローカル座標が仮想的に設定される。
When the free leg starts, the local coordinates are virtually set (S110). In accordance with the determination by the
次に、パターン供給する(S104)。具体的には、歩行補助装置10は、連続的なトルク生成により、リンク10a、10bを駆動している状態にあり、目標値パターン供給部91は、目標値パターンを目標角度生成部92に対して連続的に供給している。次ステップは、時間的な要素を踏まえて腰位置を算出するため、この点を明確にするために本ステップをフローチャートに盛り込んでいる。
Next, a pattern is supplied (S104). Specifically, the
次に、ローカル座標において腰位置計算する(S112)。具体的には、図9を参照して説明したとおりである。 Next, the waist position is calculated in local coordinates (S112). Specifically, it is as described with reference to FIG.
次に、グローバル座標において腰位置計算する(S106)。具体的には、腰位置計測部25は、前回算出したDyに今回算出したDyを加算する(式(12)参照)。
Next, the waist position is calculated in global coordinates (S106). Specifically, the waist
次に、上述の場合と同様に、モータ駆動する(S107)、モニタ表示する(S108)。その後、スタートに戻る。 Next, as in the case described above, the motor is driven (S107) and the monitor is displayed (S108). Then return to the start.
上述の説明から明らかなように、本実施形態では、算出部22は、図8を参照して説明した算出処理により腰位置を算出し、かつ図9を参照して説明した算出処理により腰位置を算出する。これによって、連続的な腰位置の変位を簡易に計測することが可能となる。また、既存の歩行補助装置10を活用した態様にて、患者200の腰位置の変位を計測することが可能となる。この場合、大がかりな装置構成を伴うこともない。
As is clear from the above description, in this embodiment, the
実施の形態2
本実施形態では、実施の形態1とは異なる方法で遊脚時の腰位置(移動量)を算出する。これによって、経時的に重畳する腰位置の誤差を効果的に低減することが可能となる。この場合であっても実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the waist position (movement amount) at the time of the free leg is calculated by a method different from that in the first embodiment. As a result, it is possible to effectively reduce the error of the waist position that is superimposed over time. Even in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
具体的には、算出部22は、図11に示すステップを実行する。
Specifically, the
まず、立脚時の最終サイクルで算出される速度を初期速度として設定し、かつY軸方向の移動量を0として設定する(S201)。 First, the speed calculated in the final cycle when standing is set as the initial speed, and the movement amount in the Y-axis direction is set as 0 (S201).
次に、算出部22は、式(8)を実行して、加速度Slyを算出する(S202)。
Next, the
次に、算出部22は、算出した加速度Slyを積分した速度から上述の初期速度を減算して速度を算出する(S203)。
Next, the
次に、算出部22は、S203により算出された速度を積分する(S204)。これによって、経時的に重畳する腰位置の誤差を効果的に低減することが可能となる。
Next, the
図6を参照して補足説明すれば、本実施形態では、時刻t0、時刻t2のとき、積算誤差をリセットすべく、今回の計算過程で算出される速度から前回の計算過程で算出された速度を減算した後、速度の積分により加速度を算出する。これによって、腰位置の算出精度を効果的に高めることが可能になる。 If a supplementary explanation is given with reference to FIG. 6, in this embodiment, at time t0 and time t2, the speed calculated in the previous calculation process from the speed calculated in the current calculation process to reset the integration error. After subtracting, the acceleration is calculated by integrating the speed. As a result, it is possible to effectively increase the calculation accuracy of the waist position.
実施の形態3
本実施形態では、コンピュータ30は、患者200の歩行状態を判定して表示する。これによって、リハビリ指導者は、患者200の歩行状態を直感的に把握することが可能となる。また、患者自身に対してコンピュータ30の表示を提示すれば、患者200は、自身の歩行状態を、その場で直感的に把握することが可能となる。なお、この場合であっても実施の形態1及び2と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the
図12に示すように、患者の腰位置が時系列に変動するものとする。なお、図12の実線は、計測ユニット20により算出された患者の腰位置の変動を示す。図12の上部分は、コンピュータ30の表示部に表示されているものとする。
As shown in FIG. 12, it is assumed that the waist position of the patient varies in time series. Note that the solid line in FIG. 12 indicates the change in the waist position of the patient calculated by the
時刻t0と時刻t1間では、腰位置は、閾値位置TH2を超える。この時、コンピュータ30は、自身が備える表示部35の点灯35cを点灯させる。時刻t1と時刻t2間では、腰位置は、閾値位置TH2を下回る。この時、コンピュータ30は、表示部35の点灯35bを点灯させる。時刻t2と時刻t3間では、腰位置は、閾値位置TH1を超える。この時、コンピュータ30は、表示部35の点灯35aを点灯させる。この構成を採用することによって、リハビリ指導者及び患者に対して、より直接的に現在の歩行状態を提示することが可能となる。
Between time t0 and time t1, the waist position exceeds the threshold position TH2. At this time, the
なお、コンピュータ30の具体的な構成は任意である。閾値位置TH1、TH2は、ユーザーにより事前設定されているものとする。閾値数を増加して、より多段階的/詳細に歩行状態を判別しても良い。
The specific configuration of the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、加速度検出の具体方法は任意である。角速度検出の具体的な方法は任意である。治具の具体的な構成は任意である。片麻痺患者以外のユーザー(例えば、スポーツ選手)に対しても適用し得る。歩行補助装置10の具体的な構成は任意である。計測ユニットの具体的な構成は任意である。コンピュータ30の具体的な構成は任意である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, a specific method for detecting acceleration is arbitrary. A specific method of angular velocity detection is arbitrary. The specific configuration of the jig is arbitrary. The present invention can also be applied to users other than hemiplegic patients (for example, athletes). The specific configuration of the walking assist
100 腰位置計測システム
10 歩行補助装置
20 計測ユニット
30 コンピュータ
11 接地検出部
12 傾斜角度/回転角速度検出部
13 加速度検出部
14 リンク角度検出部
21 判定部
22 算出部
23 設定値保持部
24 選択部
25 腰位置計測部
26 モータ
27 傾斜センサ
31 計測データ処理部
32 入力部
33 計測データ表示部
35 表示部
91 目標値パターン供給部
92 目標角度生成部
93 加算部
94 ドライバ
95 モータ
100 waist position measurement system
10 walking assist
DESCRIPTION OF
21
31 Measurement
91 Target value
Claims (13)
前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む)に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、
前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む)に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する、位置変動検出装置。 A position variation in which a jig including a plurality of links and a detection device is attached to a user's leg, and a position variation of the predetermined portion of the user is detected based on a detection value supplied from the detection device of the jig. A detection device,
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value according to an angle formed by the plurality of links and a value according to an inclination angle of the link with respect to a vertical direction). Calculating the position of the predetermined part in a predetermined direction intersecting the vertical axis;
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link) along the predetermined direction. A position variation detection device that calculates an acceleration of a link and calculates a position of the predetermined portion in the predetermined direction based on an integration of the acceleration.
前記ユーザーの前記脚が接地しているか否かを示す情報に応じて定まる前記第1位置算出部による算出結果に基づいて、前記所定部位の所定空間内の位置を算出する第2位置算出部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の位置変動検出装置。 A first position calculation unit for calculating the position of the predetermined part in the predetermined direction;
A second position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in a predetermined space based on a calculation result by the first position calculation unit determined according to information indicating whether or not the user's leg is in contact with the ground; ,
The position variation detection device according to claim 1, comprising:
前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する第1位置算出部と、
前記検出装置から供給される前記検出値に基づいて、前記ユーザーの前記脚が接地しているか否かを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に応じて定まる前記第1位置算出部による算出結果に基づいて、前記所定部位の所定空間内の位置を算出する第2位置算出部と、
を備える。 The position detection device according to claim 1 or 2, wherein the detection value further includes a value indicating whether or not the leg of the user is in contact with the ground.
A first position calculation unit for calculating the position of the predetermined part in the predetermined direction;
A determination unit that determines whether or not the user's leg is grounded based on the detection value supplied from the detection device;
A second position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in a predetermined space based on a calculation result by the first position calculation unit determined according to a determination result by the determination unit;
Is provided.
前記第1位置算出部は、前記所定部位を中心として前記リンクが回転する際に検出される角加速度と、前記リンクの変位に応じて前記検出装置が検出する加速度とに基づいて前記リンクの前記加速度を算出し、当該算出した加速度を積分する。 The position variation detection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a first position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction.
The first position calculation unit is configured to detect the link based on an angular acceleration detected when the link rotates around the predetermined part and an acceleration detected by the detection device according to a displacement of the link. Acceleration is calculated, and the calculated acceleration is integrated.
前記第1位置算出部は、前記所定部位の前記鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該算出した高さに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する。 The position variation detection device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a first position calculation unit that calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction.
The first position calculation unit calculates a height of the predetermined part along the vertical axis, and calculates a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height.
前記第1位置算出部による前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さの算出処理と、前記第1位置算出部による所定方向に沿う前記リンクの前記加速度の算出処理とは時間的に並列して実行される。 6. The device according to claim 1, further comprising: a first position calculation unit configured to calculate a height of the predetermined part along the vertical axis and calculate a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. The position variation detection device according to one item,
The calculation process of the height along the vertical axis of the predetermined part by the first position calculation unit and the calculation process of the acceleration of the link along the predetermined direction by the first position calculation unit are executed in parallel in time. Is done.
前記第1位置算出部は、複数の前記リンクの各長さに応じた複数の設定値、及び複数の前記リンク同士が為す角度に基づいて、前記所定部位の前記鉛直軸線に沿う高さを算出する。 7. The apparatus according to claim 1, further comprising: a first position calculation unit configured to calculate a height along a vertical axis of the predetermined part and calculate a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. The position variation detection device according to the item,
The first position calculation unit calculates a height along the vertical axis of the predetermined portion based on a plurality of setting values corresponding to each length of the plurality of links and an angle formed by the plurality of links. To do.
前記第1位置算出部は、複数の前記リンクの各長さを示す複数のリンク長値、及び複数の前記リンク同士が為す角度に基づいて、前記所定部位の鉛直軸線に沿う高さを算出し、当該高さと鉛直方向に対して前記リンクが為す角度とに基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する。 8. The apparatus according to claim 1, further comprising a first position calculation unit configured to calculate a height along a vertical axis of the predetermined part and calculate a position of the predetermined part in the predetermined direction based on the calculated height. The position variation detection device according to the item,
The first position calculation unit calculates a height along the vertical axis of the predetermined portion based on a plurality of link length values indicating the lengths of the plurality of links and an angle formed by the plurality of links. The position of the predetermined part in the predetermined direction is calculated based on the height and the angle formed by the link with respect to the vertical direction.
前記治具の前記検出装置から供給される検出値に基づいて前記ユーザーの所定部位の位置変動を検出する位置変動検出装置と、
を備える位置変動検出システムであって、
前記位置変動検出装置は、
前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む)に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、
前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む)に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する、位置変動検出システム。 A jig that includes a plurality of links and a detection device, and is attached to a user's leg;
A position fluctuation detecting device for detecting a position fluctuation of the predetermined portion of the user based on a detection value supplied from the detection device of the jig;
A position variation detection system comprising:
The position variation detection device is:
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value according to an angle formed by the plurality of links and a value according to an inclination angle of the link with respect to a vertical direction). Calculating the position of the predetermined part in a predetermined direction intersecting the vertical axis;
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link) along the predetermined direction. A position variation detection system for calculating an acceleration of a link and calculating a position of the predetermined portion in the predetermined direction based on an integration of the acceleration.
前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、複数の前記リンク同士が為す角度に応じた値、及び鉛直方向に対する前記リンクの傾斜角度に応じた値を含む)に基づいて鉛直軸線に対して交差する所定方向における前記所定部位の位置を算出し、
前記検出装置から供給される前記検出値(当該検出値は、少なくとも、前記リンクの回転角加速度に応じた値、及び前記リンクの加速度に応じた値を含む)に基づいて前記所定方向に沿う前記リンクの加速度を算出し、当該加速度の積分に基づいて前記所定方向における前記所定部位の位置を算出する、位置変動検出装置の動作方法。 Position variation detection in which a jig including a plurality of links and a detection device is attached to a user's leg, and the position variation of the predetermined portion of the user is detected based on a detection value supplied from the detection device of the jig. A method of operation of the device, comprising:
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value according to an angle formed by the plurality of links and a value according to an inclination angle of the link with respect to a vertical direction). Calculating the position of the predetermined part in a predetermined direction intersecting the vertical axis;
Based on the detection value supplied from the detection device (the detection value includes at least a value corresponding to the rotational angular acceleration of the link and a value corresponding to the acceleration of the link) along the predetermined direction. An operation method of a position variation detection device, wherein an acceleration of a link is calculated, and a position of the predetermined part in the predetermined direction is calculated based on an integration of the acceleration.
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JP2011055863A JP2012191962A (en) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | Position variation detection device, system including the same, and method for operating the position variation detection device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014124297A (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Suncall Engineering Kk | Walking state measuring apparatus and walking assist device |
JP2017099798A (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | トヨタ自動車株式会社 | Walking assist device |
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2011
- 2011-03-14 JP JP2011055863A patent/JP2012191962A/en not_active Withdrawn
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