JP2013094324A - Walking support apparatus, and initial setting method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a walking support apparatus performable of the initial setting of an angle detection sensor in a state in which a user is stable.SOLUTION: The walking support apparatus is mounted on the thigh part of a user and has an incremental type angle detection sensor 7 on the joint part of upper and lower side links. This walking support apparatus comprises a first detection means 13 for detecting the extension state of the joint part and an initial setting means 14 for performing the initial setting of the angle detection sensor 7 on the basis of the extension state of the joint part detected by the first detection means 13.

Description

本発明は、歩行支援装置及びその初期設定方法に関し、特に関節部にインクリメンタル型の角度検出センサを備える歩行支援装置及びその初期設定方法に関する。   The present invention relates to a walking support device and an initial setting method thereof, and more particularly to a walking support device including an incremental type angle detection sensor at a joint and an initial setting method thereof.

近年、使用者の腿部に装着され、当該使用者の歩行を支援する歩行支援装置が種々開発されている(特許文献1を参照)。このような歩行支援装置は、関節部の角度を検出するために、角度検出センサを備えている。   2. Description of the Related Art In recent years, various walking support devices that are attached to a user's thigh and assist the user's walking have been developed (see Patent Document 1). Such a walking support device includes an angle detection sensor in order to detect the angle of the joint.

ここで、角度検出センサとしては、アブソリュート型とインクリメンタル型とがある。アブソリュート型の角度検出センサは一度初期設定を行うと、再度、初期設定を行う必要が無い。しかし、アブソリュート型の角度検出センサは大型で、重く、しかも高価である。   Here, the angle detection sensor includes an absolute type and an incremental type. Once the absolute type angle detection sensor is initialized, it is not necessary to perform the initial setting again. However, absolute type angle detection sensors are large, heavy, and expensive.

一方、インクリメンタル型の角度検出センサは、使用者が歩行支援装置を使用する度に、初期設定を行う必要があるが、小型で、軽く、しかも安価である。そのため、インクリメンタル型の角度検出センサを用いることが好ましい。   On the other hand, the incremental type angle detection sensor needs to be initialized every time the user uses the walking support device, but is small, light and inexpensive. Therefore, it is preferable to use an incremental type angle detection sensor.

特開2002−301124号公報JP 2002-301124 A

角度検出センサの初期設定は、使用者が歩行支援装置を装着した状態で行うが、その際に使用者が安定した状態で行うことが好ましい。   The initial setting of the angle detection sensor is performed in a state in which the user wears the walking support device, and it is preferable that the angle detection sensor be performed in a state in which the user is stable.

本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、使用者が安定した状態で角度検出センサの初期設定を行うことができる歩行支援装置及びその初期設定方法を提供することである。   An object of the present invention is to solve such a problem, and provides a walking support apparatus and an initial setting method thereof that allow a user to perform an initial setting of an angle detection sensor in a stable state. That is.

本発明の一形態に係る歩行支援装置は、使用者の腿部に装着され、インクリメンタル型の角度検出センサを上側のリンクと下側のリンクとの関節部に有する歩行支援装置であって、前記関節部の伸展状態を検出する第1の検出手段と、前記第1の検出手段によって検出された前記関節部の伸展状態に基づいて、前記角度検出センサの初期設定を行う初期設定手段と、を備える。   A walking support device according to an aspect of the present invention is a walking support device that is mounted on a user's thigh and has an incremental type angle detection sensor at a joint portion between an upper link and a lower link, First detection means for detecting the extension state of the joint part, and initial setting means for performing initial setting of the angle detection sensor based on the extension state of the joint part detected by the first detection means. Prepare.

上記歩行支援装置において、前記関節部は4節リンク機構を備え、前記4節リンク機構は、第1のリンクと、第2のリンクと、第3のリンクと、第4のリンクと、を備え、前記第1のリンクの一方の端部と前記第2のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第1のリンクの他方の端部と前記第3のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第3のリンクの他方の端部と前記第4のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第2のリンクの他方の端部と前記第4のリンクの他方の端部とは回転可能に連結され、前記第1のリンクに前記上側のリンクが連結され、前記第2のリンクに前記下側のリンクが連結され、前記第1のリンクと前記第2のリンクとの連結部は前記関節部の関節軸とされ、前記初期設定手段は、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの回転に基づいて、前記関節部の伸展状態を検出すること、が好ましい。   In the walking support device, the joint portion includes a four-link mechanism, and the four-link mechanism includes a first link, a second link, a third link, and a fourth link. The one end of the first link and the one end of the second link are rotatably connected, and the other end of the first link and one end of the third link And the other end of the third link and one end of the fourth link are rotatably connected, and the other end of the second link and the end The other end of the fourth link is rotatably connected, the upper link is connected to the first link, the lower link is connected to the second link, and the first link is connected to the first link. The connecting part between the link and the second link is a joint axis of the joint part, and the initial setting means includes: Based on rotation of the serial third link and the fourth link, detecting extended state of the joint portion, it is preferred.

上記歩行支援装置において、前記4節リンク機構は、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの折り返し後の回転を拘束するストッパーを備え、前記第1の検出手段は、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの回転が前記第3のリンクと前記第4のリンクとの折り返し点から前記ストッパーによって拘束されるまでの領域内で、前記関節部の伸展状態を検出するように、配置されており、前記初期設定手段は、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの回転が前記第3のリンクと前記第4のリンクとの折り返し点から前記ストッパーによって拘束されるまでの領域内であると、前記関節部が伸展状態であると判定し、前記角度検出センサの初期設定を行うこと、が好ましい。   In the walking support device, the four-joint link mechanism includes a stopper that restrains the rotation of the third link and the fourth link after being turned back, and the first detection unit includes the third link. So as to detect the extension state of the joint part within a region from the turning point of the third link and the fourth link to the restraint by the stopper. The initial setting means until the rotation of the third link and the fourth link is restrained by the stopper from the turning point of the third link and the fourth link. If it is within the region, it is preferable to determine that the joint portion is in the extended state, and to perform initial setting of the angle detection sensor.

上記歩行支援装置において、前記第1のリンクの長さと前記第2のリンクの長さとの和が、前記第3のリンクの長さと前記第4のリンクの長さとの和より長く、且つ前記第2のリンクの長さが前記第3のリンクの長さより長く、前記第1のリンクと前記第3のリンクとの連結部に駆動手段から駆動力が伝達され、前記第1の検出手段は、前記第1のリンクと前記第3のリンクとの連結部に配置されていること、が好ましい。   In the above walking support device, the sum of the length of the first link and the length of the second link is longer than the sum of the length of the third link and the length of the fourth link, and The length of the second link is longer than the length of the third link, the driving force is transmitted from the driving means to the connecting portion between the first link and the third link, and the first detecting means is It is preferable that the first link and the third link are arranged at a connecting portion.

上記歩行支援装置において、前記関節部の伸展支援領域に前記関節部の回転角が入ったか否かを検出する第2の検出手段と、前記第2の検出手段の検出結果に基づいて前記関節部の伸展支援動作を実行させる伸展支援手段と、をさらに備えること、が好ましい。   In the walking support device, a second detection unit configured to detect whether or not a rotation angle of the joint unit has entered the extension support region of the joint unit, and the joint unit based on a detection result of the second detection unit. It is preferable to further comprise extension support means for executing the extension support operation.

上記歩行支援装置において、前記第1の検出手段は、前記第1のリンクと前記第3のリンクとの連結部における、前記第2の検出手段より前記関節部の伸展方向側に配置されていること、が好ましい。   In the walking support apparatus, the first detection unit is disposed on the extension direction side of the joint unit with respect to the second detection unit at a connection portion between the first link and the third link. It is preferable.

本発明の一形態に係る歩行支援装置の初期設定方法は、使用者の腿部に装着され、インクリメンタル型の角度検出センサを上側のリンクと下側のリンクとの関節部に有する歩行支援装置の初期設定方法であって、前記関節部の伸展状態を検出する工程と、検出した前記関節部の伸展状態に基づいて、前記角度検出センサの初期設定を行う工程と、を備える。   An initial setting method of a walking support device according to an aspect of the present invention is a walking support device that is attached to a user's thigh and has an incremental type angle detection sensor at a joint portion between an upper link and a lower link. An initial setting method, comprising: a step of detecting an extension state of the joint portion; and a step of performing an initial setting of the angle detection sensor based on the detected extension state of the joint portion.

上記歩行支援装置の初期設定方法において、前記歩行支援装置は、前記関節部に4節リンク機構を備え、前記4節リンク機構は、第1のリンクと、第2のリンクと、第3のリンクと、第4のリンクと、を備え、前記第1のリンクの一方の端部と前記第2のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第1のリンクの他方の端部と前記第3のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第3のリンクの他方の端部と前記第4のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、前記第2のリンクの他方の端部と前記第4のリンクの他方の端部とは回転可能に連結され、前記第1のリンクに前記上側のリンクが連結され、前記第2のリンクに前記下側のリンクが連結され、前記第1のリンクと前記第2のリンクとの連結部は、前記関節部の関節軸とされており、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの回転に基づいて、前記関節部の伸展状態を検出すること、が好ましい。   In the initial setting method of the walking support device, the walking support device includes a four-joint link mechanism at the joint, and the four-joint link mechanism includes a first link, a second link, and a third link. And a fourth link, wherein one end of the first link and one end of the second link are rotatably connected, and the other end of the first link And one end of the third link are rotatably connected, and the other end of the third link and one end of the fourth link are rotatably connected, The other end of the second link and the other end of the fourth link are rotatably connected, the upper link is connected to the first link, and the lower link is connected to the second link. The link part of the first link and the second link is connected to the joint part. It is the joint axis, on the basis of the rotation of said fourth link and the third link, detecting extended state of the joint portion, is preferred.

上記歩行支援装置の初期設定方法において、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの回転が、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの折り返し点から前記4節リンク機構のストッパーによって拘束されるまでの領域内で、前記関節部の伸展状態を検出すること、が好ましい。   In the initial setting method of the walking support device, the rotation of the third link and the fourth link is caused by the stopper of the four-link mechanism from the turning point of the third link and the fourth link. It is preferable to detect the extension state of the joint within a region until restrained.

上記歩行支援装置の初期設定方法において、前記4節リンク機構は、前記第1のリンクの長さと前記第2のリンクの長さとの和が、前記第3のリンクの長さと前記第4のリンクの長さとの和より長く、且つ前記第2のリンクの長さが前記第3のリンクの長さより長く、前記第1のリンクと前記第3のリンクとの連結部に駆動手段から駆動力が伝達され、前記第1のリンクと前記第3のリンクとの連結部で前記関節部の伸展状態を検出すること、が好ましい。   In the initial setting method of the walking support apparatus, the four-link mechanism is configured such that the sum of the length of the first link and the length of the second link is the length of the third link and the length of the fourth link. And the length of the second link is longer than the length of the third link, and the driving force is applied from the driving means to the connecting portion between the first link and the third link. Preferably, the extension state of the joint portion is detected at the connecting portion between the first link and the third link.

上記歩行支援装置の初期設定方法において、前記関節部の伸展支援領域に前記関節部の回転角が入ったか否かを検出する工程と、検出した結果に基づいて前記関節部の伸展支援動作を実行する工程と、をさらに備えること、が好ましい。   In the initial setting method of the walking support device, the step of detecting whether or not the rotation angle of the joint portion has entered the extension support region of the joint portion, and the extension support operation of the joint portion is executed based on the detected result It is preferable to further include the step of:

以上、説明したように、本発明によると、使用者が安定した状態で角度検出センサの初期設定を行うことができる歩行支援装置及びその初期設定方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a walking support device and an initial setting method thereof that can perform an initial setting of the angle detection sensor in a stable state.

本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の使用形態を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the usage type of the walking assistance apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の使用形態を概略的に示す正面図である。It is a front view which shows roughly the usage pattern of the walking assistance apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る歩行支援装置の使用形態を概略的に示す側面図である。It is a side view which shows roughly the usage pattern of the walk assistance apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態1に係る歩行支援装置における、制御系の構成ブロック図である。FIG. 3 is a configuration block diagram of a control system in the walking support apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る歩行支援装置を示す側面図である。It is a side view which shows the walking assistance apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 4節リンク機構を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a 4-joint link mechanism. 角度検出センサの初期設定が実行される、上側のリンクに対する下側のリンクの角度領域を示す図である。It is a figure which shows the angle area | region of the lower link with respect to an upper link where the initialization of an angle detection sensor is performed. 駆動モータの速度比と膝軸角度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the speed ratio of a drive motor, and a knee-axis angle. 膝が屈曲した状態での4節リンク機構周辺を拡大して示す透視図である。It is a perspective view which expands and shows the surroundings of the 4-joint link mechanism in the state where the knee was bent. 膝が伸展した状態での4節リンク機構周辺を拡大して示す透視図である。It is a perspective view which expands and shows the surroundings of the 4-joint link mechanism in the state where the knee extended. 本発明の実施の形態1に係る歩行支援装置の初期設定方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the initial setting method of the walk assistance apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る歩行支援装置における、制御系の構成ブロック図である。It is a block diagram of the configuration of the control system in the walking support apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. 伸展支援が実行される、上側のリンクに対する下側のリンクの角度領域、及び角度検出センサの初期設定が実行される、上側のリンクに対する下側のリンクの角度領域を示す図である。It is a figure which shows the angle area | region of the lower link with respect to the upper link where extension support is performed, and the angle area | region of the lower link with respect to the upper link where the initialization of an angle detection sensor is performed. 本発明の実施の形態2に係る歩行支援装置の初期設定方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the initial setting method of the walk assistance apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.

<実施の形態1>
先ず、本実施の形態の歩行支援装置の基本的な構成を説明する。歩行支援装置は、図1乃至図3に示すように、例えば使用者の腿部に装着され、使用者の歩行を支援するために好適に用いられる。この歩行支援装置1は、図1乃至図4に示すように、上側のリンク2、下側のリンク3、足裏載置部4、膝装着部5、駆動部6、角度検出センサ7、制御部8、腰装着部9を備えている。
<Embodiment 1>
First, a basic configuration of the walking support device according to the present embodiment will be described. As shown in FIGS. 1 to 3, the walking support device is attached to, for example, a user's thigh and is preferably used to support the user's walking. As shown in FIGS. 1 to 4, the walking support device 1 includes an upper link 2, a lower link 3, a foot placement unit 4, a knee mounting unit 5, a drive unit 6, an angle detection sensor 7, and control. Part 8 and waist mounting part 9.

上側のリンク2は、使用者の上腿部の側部に配置される。本実施の形態の上側のリンク2は、使用者の上腿部の左右両側部にそれぞれ配置されており、使用者の前方に向かって延在している。上側のリンク2の上端部は、上腿保持部10の側部に連結されている。上側のリンク2の下端部は、下側のリンク3に回転可能に連結されている。   The upper link 2 is disposed on the side of the user's upper thigh. The upper links 2 of the present embodiment are respectively disposed on the left and right sides of the user's upper thigh and extend toward the front of the user. The upper end portion of the upper link 2 is connected to the side portion of the upper leg holding portion 10. A lower end portion of the upper link 2 is rotatably connected to the lower link 3.

ここで、上腿保持部10は、板状部材であって、使用者の上腿部の外周形状に倣うように湾曲した形状とされている。当該湾曲した面の内側面を使用者の上腿部に接触させる。ここで、当該内側面にはスポンジ等の緩衝部材が設けられていることが好ましい。   Here, the upper thigh holding part 10 is a plate-like member and has a curved shape so as to follow the outer peripheral shape of the user's upper thigh. The inner surface of the curved surface is brought into contact with the user's upper leg. Here, it is preferable that a buffer member such as a sponge is provided on the inner surface.

下側のリンク3は、使用者の下腿部における脛部分の側部に配置される。本実施の形態の下側のリンク3は、使用者の脛部分の左右両側部にそれぞれ配置される。下側のリンク3の上端部は、上側のリンク2の下端部に回転可能に連結されている。下側のリンク3の下端部は、足裏載置部4に回転可能に連結されている。   The lower link 3 is disposed on the side of the shin portion of the user's lower leg. The lower links 3 of the present embodiment are respectively arranged on the left and right sides of the user's shin part. The upper end portion of the lower link 3 is rotatably connected to the lower end portion of the upper link 2. A lower end portion of the lower link 3 is rotatably connected to the sole mounting portion 4.

足裏載置部4は、使用者の足を支持する。本実施の形態の足裏載置部4は、載置部4a、アーム4bを備えている。載置部4aは板状部材であって、使用者の足裏が載置される。アーム4bは、載置部4aを下側のリンク3に連結する。つまり、アーム4bは使用者の下腿部における足首部分の左右両側部にそれぞれ配置される。   The sole placement unit 4 supports the user's foot. The sole mounting part 4 of the present embodiment includes a mounting part 4a and an arm 4b. The placement portion 4a is a plate-like member on which a user's sole is placed. The arm 4b connects the placement portion 4a to the lower link 3. That is, the arms 4b are arranged on both the left and right sides of the ankle portion of the user's lower leg.

アーム4bの上端部は、下側のリンク3の下端部に回転可能に連結されている。アーム4bの下端部は、載置部4aの側部に連結されている。これにより、使用者の体重を歩行支援装置1に支持させることができる。   The upper end portion of the arm 4b is rotatably connected to the lower end portion of the lower link 3. The lower end part of the arm 4b is connected to the side part of the mounting part 4a. Thereby, the user's weight can be supported by the walking support apparatus 1.

膝装着部5は、アーチ5a、図示を省略したビンディングを備えている。アーチ5aは、左右の上側のリンク2と下側のリンク3との連結部相互を連結する。ビンディングは、アーチ5aに設けられている。ビンディングは、アーチ5aを使用者の膝に固定する。ビンディングは、アーチ5aを使用者の膝に固定できる構成であれば特に限定しないが、例えば使用者の膝に着脱可能なバンドを含む。   The knee mounting part 5 includes an arch 5a and a binding not shown. The arch 5a connects the connecting portions of the left and right upper links 2 and the lower links 3 to each other. The binding is provided on the arch 5a. The binding fixes the arch 5a to the user's knee. The binding is not particularly limited as long as the arch 5a can be fixed to the user's knee. For example, the binding includes a band that can be attached to and detached from the user's knee.

駆動部6は、上側のリンク2と下側のリンク3との連結部に駆動力を伝達する。駆動部6は、駆動モータ6a、減速機6bを備えている。駆動モータ6aは、制御部8の制御信号に基づいて駆動する。駆動モータ6aの駆動力は、減速機6bに入力される。   The driving unit 6 transmits a driving force to a connecting portion between the upper link 2 and the lower link 3. The drive unit 6 includes a drive motor 6a and a speed reducer 6b. The drive motor 6 a is driven based on a control signal from the control unit 8. The driving force of the drive motor 6a is input to the speed reducer 6b.

減速機6bは、駆動モータ6aから入力される駆動力を増幅して上側のリンク2と下側のリンク3との連結部の回転軸に伝達する。これにより、下側のリンク3が上側のリンク2に対して使用者の前後方向に回転駆動する。   The speed reducer 6b amplifies the driving force input from the driving motor 6a and transmits the amplified driving force to the rotating shaft of the connecting portion between the upper link 2 and the lower link 3. As a result, the lower link 3 is rotationally driven with respect to the upper link 2 in the front-rear direction of the user.

角度検出センサ7は、上側のリンク2と下側のリンク3との連結部に設けられており、上側のリンク2に対する下側のリンク3の回転角度を検出する。角度検出センサ7は、検出信号を制御部8に出力する。   The angle detection sensor 7 is provided at a connecting portion between the upper link 2 and the lower link 3, and detects a rotation angle of the lower link 3 with respect to the upper link 2. The angle detection sensor 7 outputs a detection signal to the control unit 8.

ちなみに、本実施の形態の歩行支援装置1も、一般的な歩行支援装置と同様に、使用者の歩容を検出するセンサや、使用者の足裏に作用する荷重を検出するセンサ等を備えており、それらの検出信号が制御部8に出力される。   Incidentally, the walking support device 1 of the present embodiment also includes a sensor that detects a user's gait, a sensor that detects a load that acts on the sole of the user, and the like, similar to a general walking support device. These detection signals are output to the control unit 8.

制御部8は、各センサの検出信号に基づいて、駆動部6の駆動モータ6aを制御する制御信号を生成し、当該制御信号に基づいて使用者の歩行を支援するように駆動モータ6aを制御する。なお、本実施の形態においては、制御部8の駆動モータ6aの制御は本質的部分ではないので、説明を省略するが、一般的な歩行支援装置と同様に実施することができる。   The control unit 8 generates a control signal for controlling the drive motor 6a of the drive unit 6 based on the detection signal of each sensor, and controls the drive motor 6a to support the user's walking based on the control signal. To do. In the present embodiment, since the control of the drive motor 6a of the control unit 8 is not an essential part, the description is omitted, but it can be performed in the same manner as a general walking support device.

腰装着部9は、ベルト9a、収納ボックス9bを備えている。ベルト9aは、使用者の腰に着脱可能な構成とされている。収納ボックス9bは、ベルト9aに設けられている。収納ボックス9bには、駆動部6等の電源であるバッテリ、及び制御部8が搭載されている制御基板等が格納されている。収納ボックス9bに収納されているバッテリ及び制御基板は、駆動モータ6aや角度検出センサ7等に配線11を介して接続されている。   The waist mounting portion 9 includes a belt 9a and a storage box 9b. The belt 9a is configured to be detachable from the user's waist. The storage box 9b is provided on the belt 9a. The storage box 9b stores a battery as a power source for the drive unit 6 and the like, a control board on which the control unit 8 is mounted, and the like. The battery and the control board stored in the storage box 9b are connected to the drive motor 6a, the angle detection sensor 7 and the like via the wiring 11.

上記した構成を基本として、本実施の形態の歩行支援装置1は、図4及び図5に示すように、4節リンク機構12、第1の検出部13、初期設定部14を備えている。但し、図5に示す歩行支援装置1は、図1等に示した構成と異なり、腰装着部9等を省略している。   Based on the above-described configuration, the walking support device 1 of the present embodiment includes a four-bar linkage mechanism 12, a first detection unit 13, and an initial setting unit 14, as shown in FIGS. However, the walking support device 1 shown in FIG. 5 is different from the configuration shown in FIG.

4節リンク機構12は、上側のリンク2と下側のリンク3との連結部(関節部)に配置されている。4節リンク機構12は、図6に示すように、第1のリンク121、第2のリンク122、第3のリンク123、第4のリンク124、ストッパー125を備えている。   The four-joint link mechanism 12 is disposed at a connection portion (joint portion) between the upper link 2 and the lower link 3. As shown in FIG. 6, the four-link mechanism 12 includes a first link 121, a second link 122, a third link 123, a fourth link 124, and a stopper 125.

第1のリンク121は、上側のリンク2と連結されている。本実施の形態の第1のリンク121は、上側のリンク2の下端部が連結される突出片121aを備えており、突出片121aに上側のリンク2の下端部が連結される。   The first link 121 is connected to the upper link 2. The first link 121 of the present embodiment includes a protruding piece 121a to which the lower end portion of the upper link 2 is connected, and the lower end portion of the upper link 2 is connected to the protruding piece 121a.

第1のリンク121の一方の端部は、第2のリンク122の一方の端部に回転可能に連結されている。本実施の形態では、当該連結部の回転軸126が歩行支援装置1の膝軸(関節軸)とされる。   One end of the first link 121 is rotatably connected to one end of the second link 122. In the present embodiment, the rotation shaft 126 of the connecting portion is the knee axis (joint axis) of the walking support device 1.

第1のリンク121の他方の端部は、第3のリンク123の一方の端部に回転可能に連結されている。本実施の形態では、第3のリンク123の一方の端部に駆動部6からの駆動力が伝達される。   The other end of the first link 121 is rotatably connected to one end of the third link 123. In the present embodiment, the driving force from the driving unit 6 is transmitted to one end of the third link 123.

第2のリンク122は、下側のリンク3と連結されている。本実施の形態の第2のリンク122は、図5に示すように、下側のリンク3と一体的に形成されている。また、第2のリンク122は、膝装着部5のアーチ5aに連結されている。本実施の形態の第2のリンク122は、アーチ5aの側部が連結される突出片122aを備えており、突出片122aにアーチ5aの側部が連結される。   The second link 122 is connected to the lower link 3. As shown in FIG. 5, the second link 122 of the present embodiment is formed integrally with the lower link 3. Further, the second link 122 is connected to the arch 5 a of the knee mounting portion 5. The second link 122 of the present embodiment includes a protruding piece 122a to which the side portion of the arch 5a is connected, and the side portion of the arch 5a is connected to the protruding piece 122a.

第2のリンク122の他方の端部は、第4のリンク124の一方の端部に回転可能に連結されている。
第3のリンク123の他方の端部は、第4のリンク124の他方の端部に回転可能に連結されている。
The other end of the second link 122 is rotatably connected to one end of the fourth link 124.
The other end of the third link 123 is rotatably connected to the other end of the fourth link 124.

つまり、第1のリンク121及び第2のリンク122で膝関節を構成し、第3のリンク123及び第4のリンク124で補助リンクを構成している。   That is, the first link 121 and the second link 122 constitute a knee joint, and the third link 123 and the fourth link 124 constitute an auxiliary link.

ここで、各リンクは、以下の関係を満たしている。第1のリンク121の長さL1と第2のリンク122の長さL2との和が、第3のリンク123の長さL3と第4のリンク124の長さL4との和より長く、且つ第2のリンク122の長さL2が第3のリンク123の長さL3より長い。   Here, each link satisfies the following relationship. The sum of the length L1 of the first link 121 and the length L2 of the second link 122 is longer than the sum of the length L3 of the third link 123 and the length L4 of the fourth link 124, and The length L2 of the second link 122 is longer than the length L3 of the third link 123.

このような関係を満たすことにより、使用者の膝が伸展状態で、補助リンクを成す第3のリンク123と第4のリンク124とが一直線上、即ち第3のリンク123と第4のリンク124とが折り返し点に配置されるように設定すると、使用者の膝が伸展した状態で4節リンク機構12はセルフロック状態となる。   By satisfying such a relationship, the third link 123 and the fourth link 124 forming the auxiliary link are in a straight line, that is, the third link 123 and the fourth link 124, with the user's knee extended. Is set at the turning point, the four-joint link mechanism 12 is in a self-locking state with the user's knee extended.

そのため、第3のリンク123と第4のリンク124とが一直線上に配置されると、使用者の膝が伸展状態であると判定し、この状態で角度検出センサ7の初期設定を行うと、4節リンク機構12はセルフロック状態であるので、使用者の膝が不安定になることがなく、使用者が安定した状態で角度検出センサ7の初期設定を行うことができる。   Therefore, when the third link 123 and the fourth link 124 are arranged in a straight line, it is determined that the user's knee is in the extended state, and the angle detection sensor 7 is initially set in this state. Since the four-joint link mechanism 12 is in a self-locking state, the knee of the user is not unstable, and the angle detection sensor 7 can be initialized while the user is stable.

ストッパー125は、図6に示すように、第3のリンク123と第4のリンク124との折り返し動作後の第3のリンク123と第4のリンク124との回転を拘束する。本実施の形態のストッパー125は、第3のリンク123と第4のリンク124とが一直線上に配置された後、さらに第3のリンク123と第4のリンク124とが成す角度θ1が大きくなる方向側に、第3のリンク123と第4のリンク124とが所定の角度回転すると、以後の回転を拘束するように配置されている。   As shown in FIG. 6, the stopper 125 restrains the rotation of the third link 123 and the fourth link 124 after the folding operation of the third link 123 and the fourth link 124. In the stopper 125 of the present embodiment, after the third link 123 and the fourth link 124 are arranged in a straight line, the angle θ1 formed by the third link 123 and the fourth link 124 is further increased. On the direction side, when the third link 123 and the fourth link 124 rotate by a predetermined angle, they are arranged so as to restrain the subsequent rotation.

つまり、第3のリンク123と第4のリンク124とが一直線上となる配置状態を超え、第3のリンク123と第4のリンク124とが成す角度θ1が180°を超えた配置状態で、膝の屈曲方向側に外力が生じると、第3のリンク123と第4のリンク124とが成す角度θ1が大きくなる方向側に、第3のリンク123と第4のリンク124とが回転する。そこで、このような第3のリンク123と第4のリンク124との回転領域側にストッパー125を配置している。   That is, in the arrangement state in which the third link 123 and the fourth link 124 exceed the arrangement state in which the third link 123 is in a straight line, and the angle θ1 formed by the third link 123 and the fourth link 124 exceeds 180 °, When an external force is generated on the bending direction side of the knee, the third link 123 and the fourth link 124 rotate in the direction in which the angle θ1 formed by the third link 123 and the fourth link 124 increases. Therefore, the stopper 125 is disposed on the rotation region side of the third link 123 and the fourth link 124.

そのため、第3のリンク123と第4のリンク124とが一直線上となる配置状態を超えると、使用者の膝の伸展状態が安定状態であると判定し、図7に例示するように、第3のリンク123と第4のリンク124とが一直線上となる配置状態を超え、第3のリンク123と第4のリンク124との回転がストッパー125によって拘束されるまでの角度領域θ2内で、角度検出センサ7の初期設定を行うことが好ましい。上述のように膝の屈曲方向側に外力が生じても、ストッパー125によって第3のリンク123と第4のリンク124との回転は拘束されるので、使用者の膝が不安定になることがなく、使用者が安定した状態で角度検出センサ7の初期設定を行うことができる。   Therefore, if the third link 123 and the fourth link 124 exceed the arrangement state in which they are in a straight line, it is determined that the extension state of the user's knee is a stable state, and as illustrated in FIG. In the angle region θ2 until the rotation of the third link 123 and the fourth link 124 is restrained by the stopper 125, exceeding the arrangement state in which the third link 123 and the fourth link 124 are in a straight line. It is preferable to perform initial setting of the angle detection sensor 7. As described above, even when an external force is generated on the bending direction side of the knee, the rotation of the third link 123 and the fourth link 124 is restrained by the stopper 125, so that the user's knee may become unstable. In addition, the angle detection sensor 7 can be initialized while the user is in a stable state.

ちなみに、ストッパー125は、例えば第2のリンク122に設けられている。但し、ストッパー125の設置位置は、特に限定されない。   Incidentally, the stopper 125 is provided in the second link 122, for example. However, the installation position of the stopper 125 is not particularly limited.

第1の検出部13は、原点センサである。第1の検出部13は、角度検出センサ7の初期設定を行うために、上述のような第3のリンク123と第4のリンク124との配置関係が成り立ったことを検出することができれば、設定箇所は特に限定されない。   The first detection unit 13 is an origin sensor. If the first detection unit 13 can detect that the positional relationship between the third link 123 and the fourth link 124 as described above is established in order to perform the initial setting of the angle detection sensor 7, The setting location is not particularly limited.

一般的にインクリメンタル型のセンサの初期設定を行う場合は、初期設定の精度を高めるために、第1の検出部13の検出信号に基づいて繰り返し、センサの初期設定が行われる。例えば、駆動モータ6aを駆動させて第1の検出部13で可動部の所定の位置を繰り返し検出し、当該所定の位置を角度検出センサ7の原点位置に設定する。このとき、駆動モータ6aを駆動させて可動部を動作させる際に、歩行支援装置1の関節部が大きく動作すると、使用者が不安定な状態となる。   In general, when initial setting of an incremental sensor is performed, the initial setting of the sensor is repeatedly performed based on the detection signal of the first detection unit 13 in order to increase the accuracy of the initial setting. For example, the drive motor 6 a is driven, the first detection unit 13 repeatedly detects a predetermined position of the movable unit, and the predetermined position is set as the origin position of the angle detection sensor 7. At this time, when the movable part is operated by driving the drive motor 6a, if the joint part of the walking support apparatus 1 moves greatly, the user becomes unstable.

ここで、上述した各リンクの関係を満たすことにより、4節リンク機構12は、第3のリンク123と第4のリンク124との折り返し点近傍において、駆動モータ6aを駆動させても殆ど膝軸が回転しない状態を作り出すことができる。つまり、図8に示すように、所定の膝軸角度領域において、駆動モータ6aを駆動させても殆ど膝軸角度が変化しない状態を作り出すことができる。   Here, by satisfying the relationship of each link described above, the four-joint link mechanism 12 is almost at the knee axis even if the drive motor 6a is driven in the vicinity of the turning point between the third link 123 and the fourth link 124. Can create a state that does not rotate. That is, as shown in FIG. 8, it is possible to create a state in which the knee axis angle hardly changes even when the drive motor 6a is driven in a predetermined knee axis angle region.

そのため、本実施の形態では以下のような構成とされている。ここで、図9及び図10は、各リンク及び第1の検出部13の動作が理解し易いように透視図とされている。   For this reason, the present embodiment has the following configuration. Here, FIGS. 9 and 10 are perspective views so that the operations of the links and the first detection unit 13 can be easily understood.

第1の検出部13は、接触部材13a、接触センサ13bを備えている。接触部材13aは、駆動部6の駆動軸6cの外周部分に設けられている。ここで、接触部材13aは、第3のリンク123と第4のリンク124とが一直線上となる配置状態を超えてから、第3のリンク123と第4のリンク124との回転がストッパー125によって拘束されるまでの角度領域θ2内に第3のリンク123と第4のリンク124とが配置されたときに、接触センサ13bに接触するように配置されている。接触センサ13bは、駆動部6を支持する支持部材15に設けられている。接触センサ13bは、接触部材13aと接触状態となると、初期設定部14にON信号を出力する。ちなみに、支持部材15は、上側のリンク2に設けられている。   The first detection unit 13 includes a contact member 13a and a contact sensor 13b. The contact member 13 a is provided on the outer peripheral portion of the drive shaft 6 c of the drive unit 6. Here, after the contact member 13 a exceeds the arrangement state in which the third link 123 and the fourth link 124 are in a straight line, the rotation of the third link 123 and the fourth link 124 is caused by the stopper 125. When the third link 123 and the fourth link 124 are arranged in the angle region θ2 until being restrained, they are arranged so as to contact the contact sensor 13b. The contact sensor 13 b is provided on the support member 15 that supports the drive unit 6. The contact sensor 13b outputs an ON signal to the initial setting unit 14 when being in contact with the contact member 13a. Incidentally, the support member 15 is provided in the upper link 2.

そして、第1のリンク121の一方の端部は、駆動部6の駆動軸6cに回転可能に連結されている。つまり、第1のリンク121の一方の端部からは、駆動部6の駆動力が直接に伝達されない。第1のリンク121の他方の端部と第2のリンク122の一方の端部との連結部は、例えば駆動部6を支持する支持部材15に連結されている。   One end of the first link 121 is rotatably connected to the drive shaft 6 c of the drive unit 6. That is, the driving force of the driving unit 6 is not directly transmitted from one end of the first link 121. A connecting portion between the other end portion of the first link 121 and one end portion of the second link 122 is connected to, for example, a support member 15 that supports the driving portion 6.

ちなみに、第3のリンク123は、駆動部6の駆動軸6cの中心と第4のリンク124の一方の端部との連結部を結ぶ直線部分に該当する。第3のリンク123と第4のリンク124との連結部は、接触部材13aに連結されている。   Incidentally, the third link 123 corresponds to a straight line portion connecting the connection portion between the center of the drive shaft 6 c of the drive portion 6 and one end portion of the fourth link 124. A connecting portion between the third link 123 and the fourth link 124 is connected to the contact member 13a.

つまり、図9に示すように使用者の膝が屈曲した状態から、図10に示すように使用者の膝が伸展した状態となると、駆動部6の駆動軸6cが矢印A方向に回転すると共に接触部材13aが接触センサ13b側に移動し、第3のリンク123と第4のリンク124とが一直線上となる配置状態を超えてから、第3のリンク123と第4のリンク124との回転がストッパー125によって拘束されるまでの角度領域θ2内に、第3のリンク123と第4のリンク124とが配置されると、接触部材13aの端面が接触センサ13bに接触し、接触センサ13bはON信号を初期設定部14に出力する。   That is, when the user's knee is bent as shown in FIG. 9 and the user's knee is extended as shown in FIG. 10, the drive shaft 6c of the drive unit 6 rotates in the arrow A direction. The rotation of the third link 123 and the fourth link 124 after the contact member 13a moves to the contact sensor 13b side and exceeds the arrangement state where the third link 123 and the fourth link 124 are in a straight line. When the third link 123 and the fourth link 124 are disposed in the angle region θ2 until the second contact member 13a is restrained by the stopper 125, the end surface of the contact member 13a contacts the contact sensor 13b, and the contact sensor 13b An ON signal is output to the initial setting unit 14.

初期設定部14は、接触センサ13bからON信号が入力されると、角度検出センサ7の初期設定を開始する。詳細には、図11に示すように、歩行支援装置1は角度検出センサ7の初期設定を実行する。   The initial setting unit 14 starts the initial setting of the angle detection sensor 7 when an ON signal is input from the contact sensor 13b. Specifically, as shown in FIG. 11, the walking support device 1 executes initial setting of the angle detection sensor 7.

先ず、例えば使用者が電源スイッチをONする等によって歩行支援装置1が待機状態となると、現在の角度位置が屈曲側リミットにあると仮定し、現在値を屈曲リミットの角度値に設定する(S1)。次いで、制御部8が上側のリンク2に対する下側のリンク3の目標角度を設定する(S2)。例えば制御部8は、上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3(図7)を2°に設定する。   First, for example, when the walking assist device 1 enters a standby state by turning on the power switch, for example, it is assumed that the current angular position is at the bending side limit, and the current value is set to the angle value of the bending limit (S1). ). Next, the control unit 8 sets a target angle of the lower link 3 with respect to the upper link 2 (S2). For example, the control unit 8 sets the angle θ3 (FIG. 7) of the lower link 3 with respect to the upper link 2 to 2 °.

次に、角度検出センサ7は、現在の上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3を検出し、検出信号を制御部8に出力する(S3)。制御部8は、角度検出センサ7から入力される検出信号に基づいて、上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3を算出し、算出した角度θ3と目標角度とに基づいて、駆動部6の駆動モータ6aの制御信号を生成する(S4)。   Next, the angle detection sensor 7 detects the angle θ3 of the lower link 3 with respect to the current upper link 2, and outputs a detection signal to the control unit 8 (S3). The control unit 8 calculates the angle θ3 of the lower link 3 with respect to the upper link 2 based on the detection signal input from the angle detection sensor 7, and based on the calculated angle θ3 and the target angle, the drive unit 6 is generated (S4).

次に、駆動モータ6aは、制御部8から入力される制御信号に基づいて、使用者の膝が伸展するように駆動する(S5)。このとき、初期設定部14は、接触センサ13bからON信号が入力されるか否かを判定する(S6)。   Next, the drive motor 6a is driven based on a control signal input from the control unit 8 so that the user's knee extends (S5). At this time, the initial setting unit 14 determines whether or not an ON signal is input from the contact sensor 13b (S6).

接触センサ13bに接触部材13aの端面が非接触の状態で、未だに初期設定部14に接触センサ13bからON信号が入力されていないと(S6のNO)、制御部8は角度検出センサ7から検出信号を取得する工程(S3)に戻る。   If the end surface of the contact member 13a is not in contact with the contact sensor 13b and the ON signal is not yet input from the contact sensor 13b to the initial setting unit 14 (NO in S6), the control unit 8 detects from the angle detection sensor 7. It returns to the process (S3) which acquires a signal.

一方、接触センサ13bに接触部材13aの端面が接触して、初期設定部14に接触センサ13bからON信号が入力されると(S6のYES)、初期設定部14は第3のリンク123と第4のリンク124とが成す角度θ1がより大きくなる方向に、第3のリンク123と第4のリンク124とが若干回転して停止するように、制御部8に指示信号を出力する。制御部8は、初期設定部14から指示信号が入力されると制御信号を生成し、制御信号を駆動部6の駆動モータ6aに出力する。駆動モータ6aは、制御部8から入力される制御信号に基づいて動作する(S7)。   On the other hand, when the end surface of the contact member 13a comes into contact with the contact sensor 13b and an ON signal is input from the contact sensor 13b to the initial setting unit 14 (YES in S6), the initial setting unit 14 connects the third link 123 and the An instruction signal is output to the control unit 8 so that the third link 123 and the fourth link 124 are slightly rotated and stopped in a direction in which the angle θ1 formed by the fourth link 124 becomes larger. When the instruction signal is input from the initial setting unit 14, the control unit 8 generates a control signal and outputs the control signal to the drive motor 6 a of the drive unit 6. The drive motor 6a operates based on a control signal input from the control unit 8 (S7).

次に、初期設定部14は、第3のリンク123と第4のリンク124とが成す角度θ1が小さくなる方向に、第3のリンク123と第4のリンク124とが回転するように、制御部8に指示信号を出力する。制御部8は、初期設定部14から指示信号が入力されると制御信号を生成し、制御信号を駆動部6の駆動モータ6aに出力する。駆動モータ6aは、制御部8から入力される制御信号に基づいて動作する(S8)。   Next, the initial setting unit 14 performs control so that the third link 123 and the fourth link 124 rotate in a direction in which the angle θ1 formed by the third link 123 and the fourth link 124 decreases. An instruction signal is output to the unit 8. When the instruction signal is input from the initial setting unit 14, the control unit 8 generates a control signal and outputs the control signal to the drive motor 6 a of the drive unit 6. The drive motor 6a operates based on a control signal input from the control unit 8 (S8).

次に、角度検出センサ7は、現在の上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3を検出し、検出信号を初期設定部14に出力する(S9)。このとき、初期設定部14は、接触センサ13bから入力されるON信号が途絶えたか否かを判定する(S10)。   Next, the angle detection sensor 7 detects the angle θ3 of the lower link 3 with respect to the current upper link 2, and outputs a detection signal to the initial setting unit 14 (S9). At this time, the initial setting unit 14 determines whether or not the ON signal input from the contact sensor 13b has been interrupted (S10).

初期設定部14は、接触センサ13bに接触部材13aの端面が未だに接触しており、断続的に接触センサ13bからON信号が入力されていると(S10のNO)、第3のリンク123と第4のリンク124とが成す角度θ1が小さくなる方向に、第3のリンク123と第4のリンク124とを回転させる工程(S8)に戻る。   When the end surface of the contact member 13a is still in contact with the contact sensor 13b and the ON signal is intermittently input from the contact sensor 13b (NO in S10), the initial setting unit 14 is connected to the third link 123 and the third link 123. The process returns to the step (S8) of rotating the third link 123 and the fourth link 124 in the direction in which the angle θ1 formed by the fourth link 124 decreases.

一方、初期設定部14は、接触センサ13bと接触部材13aの端面とが非接触状態と成り、接触センサ13bからのON信号の入力が途絶えると(S10のYES)、第3のリンク123と第4のリンク124とが成す角度θ1が小さくなる方向に、第3のリンク123と第4のリンク124とを回転させる動作を停止させ、角度検出センサ7の初期設定(原点リセット処理)を実行する(S11)。   On the other hand, when the contact sensor 13b and the end face of the contact member 13a are in a non-contact state and the input of the ON signal from the contact sensor 13b is interrupted (YES in S10), the initial setting unit 14 The operation of rotating the third link 123 and the fourth link 124 in a direction in which the angle θ1 formed by the four links 124 becomes smaller is stopped, and the initial setting (origin reset processing) of the angle detection sensor 7 is executed. (S11).

つまり、従来設定されていた角度検出センサ7の原点をリセットし、接触センサ13bに接触部材13aが接触した際の上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3と、接触センサ13bと接触部材13aの端面とが非接触状態となった際の上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3との、平均値を算出し、算出した平均値での上側のリンク2に対する下側のリンク3の配置関係を角度検出センサ7の原点として再設定する。   In other words, the origin of the angle detection sensor 7 set in the past is reset, and the angle θ3 of the lower link 3 with respect to the upper link 2 when the contact member 13a contacts the contact sensor 13b, the contact sensor 13b, and the contact member The average value of the angle θ3 of the lower link 3 with respect to the upper link 2 when the end face of 13a is in a non-contact state is calculated, and the lower link with respect to the upper link 2 at the calculated average value 3 is reset as the origin of the angle detection sensor 7.

本実施の形態では、駆動部6の駆動軸6cを異なる方向に繰り返し回転させても、第3のリンク123と第4のリンク124との折り返し点近傍では、第1のリンク121と第2のリンク122との連結部の回転軸126、即ち膝軸は殆ど回転しない特性を生かし、当該回転軸6cの動作を検出することができるように、第3のリンク123と第4のリンク124との連結部に第1の検出部13を配置したので、使用者が殆ど違和感なく、角度検出センサ7の初期設定を行うことができる。   In the present embodiment, even if the drive shaft 6c of the drive unit 6 is repeatedly rotated in different directions, the first link 121 and the second link are in the vicinity of the turning point between the third link 123 and the fourth link 124. The third link 123 and the fourth link 124 are arranged so that the rotation axis 126 of the connecting portion with the link 122, that is, the knee axis, takes advantage of the fact that the rotation hardly occurs and the movement of the rotation axis 6c can be detected. Since the 1st detection part 13 has been arrange | positioned in the connection part, a user can perform the initial setting of the angle detection sensor 7 with almost no sense of incongruity.

<実施の形態2>
ここで、角度検出センサ7の初期設定を行う際に、使用者の膝の伸展を支援する構成とされていることが好ましい。つまり、歩行支援装置は、図12に示すように、上述の要素に加えて、さらに第2の検出部16、伸展支援部17を備えていることが好ましい。
<Embodiment 2>
Here, it is preferable that the initial setting of the angle detection sensor 7 is configured to support the extension of the user's knee. That is, as shown in FIG. 12, the walking support device preferably further includes a second detection unit 16 and an extension support unit 17 in addition to the above-described elements.

第2の検出部16は、図9及び図10に示すように、接触部材16a、接触センサ16bを備えている。本実施の形態の接触部材16aは、第1の検出部13の接触部材13aと共通部材とされている。接触部材16aは、駆動部6の駆動軸6cに設けられており、例えば使用者が着座した状態で歩行支援装置を装着して膝を伸展させ、駆動部6の駆動軸6cが矢印A方向に所定の角度回転すると、接触センサ16bに接触する。接触センサ16bは、ON信号を伸展支援部17に出力する。ここで、接触部材16aは、少なくとも第3のリンク123と第4のリンク124とが一直線上に配置されるまで、接触センサ16bとの接触が継続される形状とされている。   As shown in FIGS. 9 and 10, the second detection unit 16 includes a contact member 16a and a contact sensor 16b. The contact member 16a of the present embodiment is a common member with the contact member 13a of the first detection unit 13. The contact member 16a is provided on the drive shaft 6c of the drive unit 6. For example, when the user is seated, the contact support device 16a is attached to the walking support device to extend the knee, and the drive shaft 6c of the drive unit 6 moves in the direction of arrow A. When it rotates by a predetermined angle, it contacts the contact sensor 16b. The contact sensor 16 b outputs an ON signal to the extension support unit 17. Here, the contact member 16a has such a shape that the contact with the contact sensor 16b is continued until at least the third link 123 and the fourth link 124 are arranged in a straight line.

伸展支援部17は、接触センサ16bからON信号が入力されると、駆動部6の駆動モータ6aを制御して使用者の膝の伸展を支援する。つまり、接触センサ16bからON信号の入力が開始されると、例えば使用者は着座状態から起立状態へ移行しようとしているものと推定することができる。そこで、伸展支援部17は、図13に示すように、上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3が所定の角度(例えばθ3=20°)より小さくなると、使用者の膝の伸展を支援する。詳細には、図14に示すように、歩行支援装置は使用者の膝の伸展を支援する。   When an ON signal is input from the contact sensor 16b, the extension support unit 17 supports the extension of the user's knee by controlling the drive motor 6a of the drive unit 6. That is, when the input of the ON signal is started from the contact sensor 16b, for example, it can be estimated that the user is going to shift from the sitting state to the standing state. Therefore, as shown in FIG. 13, when the angle θ3 of the lower link 3 with respect to the upper link 2 becomes smaller than a predetermined angle (for example, θ3 = 20 °), the extension support unit 17 extends the knee of the user. Support. Specifically, as shown in FIG. 14, the walking assistance device supports extension of the user's knee.

先ず、歩行支援装置の電源スイッチがONとなって待機状態(S11)となると、伸展支援部17は、接触センサ16bからON信号が入力されるか否かを判定する(S12)。接触センサ16bからON信号が入力されないと(S12のNO)、使用者は膝を伸展しようとする意志がないものと推定することができるので、歩行支援装置の待機状態(S11)に戻る。   First, when the power switch of the walking support device is turned on and enters a standby state (S11), the extension support unit 17 determines whether an ON signal is input from the contact sensor 16b (S12). If the ON signal is not input from the contact sensor 16b (NO in S12), it can be estimated that the user is not willing to extend the knee, so the process returns to the standby state (S11) of the walking support device.

伸展支援部17は、接触センサ16bからON信号が入力されると(S12のYES)、工程S13〜S22に移行する。ここで、工程S13〜S22は、実施の形態1の角度検出センサ7の初期設定の工程S2〜S11と同様であるので、重複する説明を省略する。初期設定部14は角度検出センサ7の初期設定が終了すると、その旨の信号を伸展支援部17に出力する。   When the ON signal is input from the contact sensor 16b (YES in S12), the extension support unit 17 proceeds to steps S13 to S22. Here, steps S13 to S22 are the same as the steps S2 to S11 of the initial setting of the angle detection sensor 7 of the first embodiment, and thus redundant description is omitted. When the initial setting of the angle detection sensor 7 is completed, the initial setting unit 14 outputs a signal to that effect to the extension support unit 17.

伸展支援部17は、初期設定部14から角度検出センサ7の初期設定が終了した旨の信号が入力されると、再度上側のリンク2に対する下側のリンク3の目標角度(例えば2°)を制御部8に設定させる(S23)。   When the extension support unit 17 receives a signal indicating that the initial setting of the angle detection sensor 7 has been completed from the initial setting unit 14, the extension support unit 17 again sets the target angle (for example, 2 °) of the lower link 3 with respect to the upper link 2. The controller 8 is set (S23).

次に、角度検出センサ7は、現在の上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3を検出し、検出信号を制御部8に出力する(S24)。制御部8は、角度検出センサ7から入力される検出信号に基づいて、上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3を算出し、算出した上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3と目標角度とに基づいて、駆動部6の駆動モータ6aの制御信号を生成する(S25)。   Next, the angle detection sensor 7 detects the angle θ3 of the lower link 3 with respect to the current upper link 2, and outputs a detection signal to the control unit 8 (S24). The control unit 8 calculates the angle θ3 of the lower link 3 with respect to the upper link 2 based on the detection signal input from the angle detection sensor 7, and calculates the angle of the lower link 3 with respect to the calculated upper link 2 Based on θ3 and the target angle, a control signal for the drive motor 6a of the drive unit 6 is generated (S25).

駆動モータ6aは、制御部8から入力される制御信号に基づいて動作する(S26)。このとき、伸展支援部17は、角度検出センサ7から入力される現在の上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3と目標角度との差の絶対値が予め設定された閾値より小さいか否かを判定する(S27)。   The drive motor 6a operates based on a control signal input from the control unit 8 (S26). At this time, the extension support unit 17 determines whether the absolute value of the difference between the angle θ3 of the lower link 3 relative to the current upper link 2 input from the angle detection sensor 7 and the target angle is smaller than a preset threshold value. It is determined whether or not (S27).

伸展支援部17は、現在の上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3と目標角度との差の絶対値が予め設定された閾値以上であると(S27のNO)、制御部8による駆動部6の駆動モータ6aの制御を続行させるために、制御部8に角度検出センサ7から検出信号を取得させる工程(S24)に戻る。   If the absolute value of the difference between the angle θ3 of the lower link 3 relative to the current upper link 2 and the target angle is equal to or greater than a preset threshold value (NO in S27), the extension support unit 17 In order to continue the control of the drive motor 6a of the drive unit 6, the process returns to the step of causing the control unit 8 to acquire a detection signal from the angle detection sensor 7 (S24).

一方、伸展支援部17は、現在の上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3と目標角度との差の絶対値が予め設定された閾値より小さいと(S27のYES)、制御部8による駆動部6の駆動モータ6aの制御を終了させる。   On the other hand, when the absolute value of the difference between the angle θ3 of the lower link 3 with respect to the current upper link 2 and the target angle is smaller than a preset threshold value (YES in S27), the extension support unit 17 controls the control unit 8. The control of the drive motor 6a of the drive unit 6 is terminated.

このような歩行支援装置及び初期設定方法は、角度検出センサ7の初期設定を行う際に、屈曲状態の膝が伸展状態となるまで支援するので、使用者を安定させた状態で角度検出センサ7の初期設定を行うことができる。例えば、角度検出センサ7の初期設定途中で、使用者の膝が不用意に曲がって、使用者が姿勢を崩すことがない。   Such a walking support device and an initial setting method support the initial setting of the angle detection sensor 7 until the knee in the bent state is in the extended state. Therefore, the angle detection sensor 7 is in a stable state. Can be initialized. For example, the user's knee is not bent carelessly during the initial setting of the angle detection sensor 7, and the user does not lose his posture.

しかも、角度検出センサ7の初期設定を行った後に、もう一度、上側のリンク2に対する下側のリンク3の角度θ3を調整し直すので、使用者の膝の伸展制御を正確な位置から開始することができる。   In addition, after the initial setting of the angle detection sensor 7, the angle θ3 of the lower link 3 with respect to the upper link 2 is readjusted, so that the knee extension control of the user is started from an accurate position. Can do.

以上、本発明に係る歩行支援装置及び初期設定方法の実施の形態を説明したが、上記に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。   As mentioned above, although the embodiment of the walking support device and the initial setting method according to the present invention has been described, the present invention is not limited to the above and can be changed without departing from the technical idea of the present invention.

1 歩行支援装置
2 上側のリンク
3 下側のリンク
4 足裏載置部、4a 載置部、4b アーム
5 膝装着部、5a アーチ
6 駆動部、6a 駆動モータ、6b 減速機、6c 駆動軸
7 角度検出センサ
8 制御部
9 腰装着部、9a ベルト、9b 収納ボックス
10 上腿保持部
11 配線
12 4節リンク機構
13 第1の検出部、13a 接触部材、13b 接触センサ
14 初期設定部
15 支持部材
16 第2の検出部、16a 接触部材、16b 接触センサ
17 伸展支援部
121 第1のリンク、121a 突出片
122 第2のリンク、122a 突出片
123 第3のリンク
124 第4のリンク
125 ストッパー
126 回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Walking assistance apparatus 2 Upper link 3 Lower link 4 Foot placement part, 4a Placement part, 4b Arm 5 Knee mounting part, 5a Arch 6 Drive part, 6a Drive motor, 6b Reduction gear, 6c Drive shaft 7 Angle detection sensor 8 Control part 9 Waist wearing part, 9a Belt, 9b Storage box 10 Upper thigh holding part 11 Wiring 12 Four-bar link mechanism 13 First detection part, 13a Contact member, 13b Contact sensor 14 Initial setting part 15 Support member 16 Second detection unit, 16a Contact member, 16b Contact sensor 17 Extension support unit 121 First link, 121a Projection piece 122 Second link, 122a Projection piece 123 Third link 124 Fourth link 125 Stopper 126 Rotation axis

Claims (11)

使用者の腿部に装着され、インクリメンタル型の角度検出センサを上側のリンクと下側のリンクとの関節部に有する歩行支援装置であって、
前記関節部の伸展状態を検出する第1の検出手段と、
前記第1の検出手段によって検出された前記関節部の伸展状態に基づいて、前記角度検出センサの初期設定を行う初期設定手段と、
を備える歩行支援装置。
A walking support device that is mounted on a user's thigh and has an incremental type angle detection sensor at a joint portion between an upper link and a lower link,
First detecting means for detecting an extension state of the joint part;
Initial setting means for performing an initial setting of the angle detection sensor based on the extension state of the joint detected by the first detection means;
A walking support device comprising:
前記関節部は4節リンク機構を備え、
前記4節リンク機構は、第1のリンクと、第2のリンクと、第3のリンクと、第4のリンクと、を備え、
前記第1のリンクの一方の端部と前記第2のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、
前記第1のリンクの他方の端部と前記第3のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、
前記第3のリンクの他方の端部と前記第4のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、
前記第2のリンクの他方の端部と前記第4のリンクの他方の端部とは回転可能に連結され、
前記第1のリンクに前記上側のリンクが連結され、
前記第2のリンクに前記下側のリンクが連結され、
前記第1のリンクと前記第2のリンクとの連結部は前記関節部の関節軸とされ、
前記初期設定手段は、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの回転に基づいて、前記関節部の伸展状態を検出する請求項1に記載の歩行支援装置。
The joint includes a four-bar linkage mechanism,
The four-joint link mechanism includes a first link, a second link, a third link, and a fourth link,
One end of the first link and one end of the second link are rotatably connected,
The other end of the first link and one end of the third link are rotatably connected,
The other end of the third link and one end of the fourth link are rotatably connected,
The other end of the second link and the other end of the fourth link are rotatably connected,
The upper link is connected to the first link;
The lower link is connected to the second link;
The connecting portion between the first link and the second link is a joint axis of the joint portion,
The walking support device according to claim 1, wherein the initial setting unit detects an extension state of the joint portion based on rotation of the third link and the fourth link.
前記4節リンク機構は、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの折り返し後の回転を拘束するストッパーを備え、
前記第1の検出手段は、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの回転が前記第3のリンクと前記第4のリンクとの折り返し点から前記ストッパーによって拘束されるまでの領域内で、前記関節部の伸展状態を検出するように、配置されており、
前記初期設定手段は、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの回転が前記第3のリンクと前記第4のリンクとの折り返し点から前記ストッパーによって拘束されるまでの領域内であると、前記関節部が伸展状態であると判定し、前記角度検出センサの初期設定を行う請求項1又は2に記載の歩行支援装置。
The four-bar linkage mechanism includes a stopper that restrains the rotation after the third link and the fourth link are turned back,
The first detection means may be configured so that the rotation of the third link and the fourth link is within a region from the turning point between the third link and the fourth link to be restrained by the stopper. , Arranged to detect the extension state of the joint,
The initial setting means is within an area where rotation of the third link and the fourth link is restricted by the stopper from a turning point between the third link and the fourth link. The walking support device according to claim 1, wherein it is determined that the joint portion is in an extended state and the angle detection sensor is initially set.
前記第1のリンクの長さと前記第2のリンクの長さとの和が、前記第3のリンクの長さと前記第4のリンクの長さとの和より長く、且つ前記第2のリンクの長さが前記第3のリンクの長さより長く、
前記第1のリンクと前記第3のリンクとの連結部に駆動手段から駆動力が伝達され、
前記第1の検出手段は、前記第1のリンクと前記第3のリンクとの連結部に配置されている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の歩行支援装置。
The sum of the length of the first link and the length of the second link is longer than the sum of the length of the third link and the length of the fourth link, and the length of the second link Is longer than the length of the third link,
Driving force is transmitted from the driving means to the connecting portion between the first link and the third link,
The walking support device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first detection unit is disposed at a connection portion between the first link and the third link.
前記関節部の伸展支援領域に前記関節部の回転角が入ったか否かを検出する第2の検出手段と、
前記第2の検出手段の検出結果に基づいて前記関節部の伸展支援動作を実行させる伸展支援手段と、
をさらに備える請求項1乃至4のいずれか1項に記載の歩行支援装置。
A second detection means for detecting whether or not a rotation angle of the joint portion has entered the extension support region of the joint portion;
Extension support means for executing an extension support operation of the joint based on the detection result of the second detection means;
The walking support device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記第1の検出手段は、前記第1のリンクと前記第3のリンクとの連結部における、前記第2の検出手段より前記関節部の伸展方向側に配置されている請求項5に記載の歩行支援装置。   The said 1st detection means is arrange | positioned in the extension direction side of the said joint part from the said 2nd detection means in the connection part of the said 1st link and the said 3rd link. Walking support device. 使用者の腿部に装着され、インクリメンタル型の角度検出センサを上側のリンクと下側のリンクとの関節部に有する歩行支援装置の初期設定方法であって、
前記関節部の伸展状態を検出する工程と、
検出した前記関節部の伸展状態に基づいて、前記角度検出センサの初期設定を行う工程と、
を備える歩行支援装置の初期設定方法。
An initial setting method for a walking support device that is attached to a user's thigh and has an incremental type angle detection sensor at a joint portion between an upper link and a lower link,
Detecting the extension state of the joint;
A step of performing an initial setting of the angle detection sensor based on the detected extension state of the joint part;
An initial setting method for a walking support device.
前記歩行支援装置は、前記関節部に4節リンク機構を備え、
前記4節リンク機構は、第1のリンクと、第2のリンクと、第3のリンクと、第4のリンクと、を備え、
前記第1のリンクの一方の端部と前記第2のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、
前記第1のリンクの他方の端部と前記第3のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、
前記第3のリンクの他方の端部と前記第4のリンクの一方の端部とは回転可能に連結され、
前記第2のリンクの他方の端部と前記第4のリンクの他方の端部とは回転可能に連結され、
前記第1のリンクに前記上側のリンクが連結され、
前記第2のリンクに前記下側のリンクが連結され、
前記第1のリンクと前記第2のリンクとの連結部は、前記関節部の関節軸とされており、
前記第3のリンクと前記第4のリンクとの回転に基づいて、前記関節部の伸展状態を検出する請求項7に記載の歩行支援装置の初期設定方法。
The walking support device includes a four-bar linkage mechanism at the joint,
The four-joint link mechanism includes a first link, a second link, a third link, and a fourth link,
One end of the first link and one end of the second link are rotatably connected,
The other end of the first link and one end of the third link are rotatably connected,
The other end of the third link and one end of the fourth link are rotatably connected,
The other end of the second link and the other end of the fourth link are rotatably connected,
The upper link is connected to the first link;
The lower link is connected to the second link;
The connecting portion between the first link and the second link is a joint axis of the joint portion,
The initial setting method of the walking assistance device according to claim 7, wherein an extension state of the joint portion is detected based on rotation of the third link and the fourth link.
前記第3のリンクと前記第4のリンクとの回転が、前記第3のリンクと前記第4のリンクとの折り返し点から前記4節リンク機構のストッパーによって拘束されるまでの領域内で、前記関節部の伸展状態を検出する請求項7又は8に記載の歩行支援装置の初期設定方法。   Within the region from the turning point of the third link and the fourth link to the restraint by the stopper of the four-bar linkage mechanism, the rotation of the third link and the fourth link, The initial setting method of the walking assistance apparatus of Claim 7 or 8 which detects the extension state of a joint part. 前記4節リンク機構は、前記第1のリンクの長さと前記第2のリンクの長さとの和が、前記第3のリンクの長さと前記第4のリンクの長さとの和より長く、且つ前記第2のリンクの長さが前記第3のリンクの長さより長く、前記第1のリンクと前記第3のリンクとの連結部に駆動手段から駆動力が伝達され、
前記第1のリンクと前記第3のリンクとの連結部で前記関節部の伸展状態を検出する請求項7乃至9のいずれか1項に記載の歩行支援装置の初期設定方法。
In the four-link mechanism, the sum of the length of the first link and the length of the second link is longer than the sum of the length of the third link and the length of the fourth link, and The length of the second link is longer than the length of the third link, and the driving force is transmitted from the driving means to the connecting portion between the first link and the third link,
The walking support device initial setting method according to claim 7, wherein an extension state of the joint portion is detected at a connecting portion between the first link and the third link.
前記関節部の伸展支援領域に前記関節部の回転角が入ったか否かを検出する工程と、
検出した結果に基づいて前記関節部の伸展支援動作を実行する工程と、
をさらに備える請求項7乃至10のいずれか1項に記載の歩行支援装置の初期設定方法。
Detecting whether or not the rotation angle of the joint portion is in the extension support region of the joint portion;
Executing the extension support operation of the joint based on the detected result;
An initial setting method for a walking support device according to any one of claims 7 to 10, further comprising:
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