JP2014068866A - 歩行支援装置、及び歩行支援プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単な構成で体重支持型の歩行支援を行うことを目的とする。
【解決手段】歩行支援装置１は、着座部６１と足装着部２４との間に上腿連結部材２６、下腿連結部材２７が配設され、上腿連結部材２６と下腿連結部材２７は膝関節ピッチ軸で連結される。そして、上付勢手段として、上腿連結部材２６と下腿連結部材２７との角度を調節する膝関節アクチュエータ１８を設け、出力トルクを、荷重センサ６７の検出値に応じて増減させることで、装着者１００に対する着座部６１からの上付勢力を一定に制御する。これにより各関節モーメントを算出する必要がなくなり、関節角度の検知センサも不要になる。また、着座部６１による上付勢力が一定に制御されることで、膝を曲げる際にもツッパリ感がなくなり、伸ばす際にも着座部６１が浮く感覚がなくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、歩行支援装置、及び歩行支援プログラムに関し、例えば、体重の１部を支持することで歩行をアシストするものに関する。

近年、歩行者に装着させ、歩行者の歩行動作をアクチュエータなどで支援（アシスト）する装着型の歩行支援装置（ウェアラブルモビリティ）が盛んに研究され、例えば、特許文献１の体重支持型の歩行補助装置が提案されている。
この特許文献１記載の歩行補助装置では、アシスト用のアクチュエータで上腿フレームと下腿フレーム間の角度を変えることで、着座部を上方に持ち上げることで、体重の一部を支えるようになっている。

しかしながら、装着型パーソナルモビリティにおいては装着者が出す力の支援として、装着者１００やデバイスの各関節に必要な力（関節モーメント）を算出する必要があり、それに伴い、各関節の関節角度を検知するセンサ（エンコーダなど）が必要になる。
これらのエンコーダを搭載することは、搭載スペースの設計を困難とし、また、導入のコスト増の要因となる。

また、特許文献１に示した体重支持型の歩行支援装置の場合、アシスト制御の追従性に問題が生じる。これはセンサで検出した各関節角度などから関節モーメントを算出してアシストを行ったとしても、装着者による足を伸ばしたい、曲げたいなどの動作方向意図を判断することができず、膝を曲げる際にツッパリ感を感じたり、膝を伸ばす際に着座部が浮いてしまうなどの違和感の原因になる。

特開２００７−６１６号公報

本発明は、より簡単な構成で体重支持型の歩行支援を行うことを目的とする。

（１）請求項１に記載の発明では、歩行支援対象者が座る着座部と、前記着座部に配置され、前記歩行支援対象者から受ける荷重を検出する荷重センサと、左右１対の足装着部と、前記着座部と前記足装着部間に配設され、前記着座部を上方に付勢する左右１対の上付勢手段と、前記荷重センサで検出する荷重が所定の支援荷重となるように、前記上付勢手段の出力を制御する出力制御手段と、を具備することを特徴とする歩行支援装置を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記左右１対の上付勢手段はそれぞれ、第１関節機構を介して、一端が前記着座部に接続された第１連結部材と、第２関節機構を介して、一端が前記第１連結部材の他端と接続された第２連結部材と、第３関節機構を介して、前記第２連結部材の他端と接続された足装着部と、前記第２関節機構にトルクを発生させる膝関節アクチュエータと、を備え、前記出力制御手段は、前記荷重センサで検出する荷重が所定の支援荷重となるように、前記膝関節アクチュエータによる出力トルクを制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記左右１対の足装着部のそれぞれに配置された床反力センサと、前記両床反力センサの検出値の左右比を算出する左右比算出手段と、前記歩行支援装置は、前記算出した左右比に応じて、左右対応する側の前記上付勢手段の出力を制御する、ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の歩行支援装置を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、着座部と、前記着座部に配置された荷重センサと、左右１対の足装着部と、前記着座部と前記足装着部間に配設され、前記着座部を上方に付勢する左右１対の上付勢手段と、前記上付勢手段の出力を制御する出力制御手段と、を備えた歩行支援装置用の歩行支援プログラムであって、前記荷重センサで検出した荷重を取得する検出荷重取得機能と、前記取得した荷重が所定の支援荷重になるように、前記上付勢手段の出力を制御する出力制御機能と、をコンピュータで実現する歩行支援プログラムを提供する。

本発明によれば、座面部に配置した荷重センサの検出値が一定になるように座面部を上方に付勢するので、簡単な構成で体重支持型の歩行支援を行うことができる。

体重支持型の歩行支援装置の構成図である。 立ち上がる際の歩行支援動作の手順を表した説明図である。 しゃがみ込む際の歩行支援動作の手順を表した説明図である。 歩行支援動作における左右のバランスを考慮した手順を表した説明図である。 歩行支援装置のシステム構成を示した図である。 歩行支援動作の手順を説明するためのフローチャートである。

（１）実施形態の概要
図１に示されるように、本実施形態の歩行支援装置１では、装着者１００が跨いで座る着座部６１に、装着者１００の荷重を検出する荷重センサ（圧力センサ）を配置する。
そして、荷重センサでの検出値が所定の値（支援荷重、例えば、１０ｋｇ）となるように、上付勢手段により着座部６１を上方に付勢する。
歩行支援装置１は、着座部６１と足装着部２４との間に上腿連結部材２６、下腿連結部材２７が配設され、上腿連結部材２６と下腿連結部材２７は膝関節ピッチ軸で連結される。そして、上付勢手段として、上腿連結部材２６と下腿連結部材２７との角度を調節する膝関節アクチュエータ１８を設け、出力トルクを、荷重センサ６７の検出値に応じて増減させることで、装着者１００に対する着座部６１からの上付勢力を一定に制御する。
これにより、各関節モーメントを算出する必要がなくなり、関節角度を検知するセンサ（エンコーダ）などを搭載する必要もなくなる。
また、着座部６１による上付勢力が一定に制御されることで、膝を曲げる際にもツッパリ感がなくなり、伸ばす際にも着座部６１が浮く感覚がなくなる。

（２）実施形態の詳細
図１は、体重支持型の歩行支援装置１の構成を表したものである。
図１(ａ)は、本変形例に係る歩行支援装置１の構成を側面(進行方向に対して横方向)から見たところを示した図である。
図１(ｂ)は、図１（ａ）で示した状態の歩行支援装置１を正面(進行方向)から見た状態と、装着者１００の下半身部分を点線で表した図である。
図１に示したように、歩行支援装置１は、装着者１００が跨って乗ることにより、装着者１００の体重の一部を支持（負担）し、装着者１００の負荷を軽減するものである。体重の一部の負担は、後述する各アクチュエータを駆動することで、着座部６１に上方の力を発生させることで行われている。
また、歩行支援装置１では、装着者１００は、腰部、上腿部、下腿部を固定する必要がないので、着脱も容易になる。

なお、図１（ａ）（ｂ）に示すように、点線で示した装着者１００が足を伸ばした状態（直立状態）において、歩行支援装置１が膝関節部分で屈曲している。これにより、直立状態においても、着座部６１に上方の力を発生させて、体重の一部を負担することができるようになっている。

図１(ａ)に戻り、歩行支援装置１は、着座部６１、連結部材６３、プレート６２、ガイドレール６４、６５、荷重センサ６７、股関節ピッチ軸機構１７、膝関節アクチュエータ１８、足首関節ピッチ軸機構１９、上腿連結部材２６、下腿連結部材２７、足連結部材２８、足装着部２４、床反力センサ２４１などから構成されている。

なお、股関節ピッチ軸機構１７、膝関節アクチュエータ１８、足首関節ピッチ軸機構１９、上腿連結部材２６、下腿連結部材２７、足連結部材２８、足装着部２４、床反力センサ２４１については、図１（ｂ）に示すように、右脚用と左足用の各部材が存在するが、一方の脚用を指定して説明する場合には、部材名の頭に左右を付け、符号の後にＬＲを付けて区別して説明する。
また、図示しないが、本実施形態では、制御装置２やバッテリが着座部６１内、又は着座部６１の下側等に配設されるが、他の位置例えば、上腿連結部材２６等に配設するようにしてもよい。
なお、図１(ａ)は、図面に向かって右側(足装着部２４のつま先側)が前方である。

着座部６１は、装着者１００が跨いで腰掛ける部材である。
着座部６１の上面には、装着者１００から座面部６１が受ける圧力を検出する荷重センサ６７が配設されている。本実施形態では、この荷重センサ６７の検出値が常に一定の所定値（支援荷重という）となるように、膝関節アクチュエータ１８の出力が制御される。これにより、装着者１００は、着座部６１から常に上方の付勢力を受けることで体重の一部が負担されることになる。

なお、本実施形態における支援荷重は、装着者１００の体重を支援するための荷重ｇ１と、歩行支援装置１の荷重ｇ２との合計である。但し、装置の動作説明の混乱をさけるため、以下の説明では、装着者１００の体重を支援するための荷重ｇ１を支援荷重として説明するが、実際の制御では荷重センサの検出値がｇ１＋ｇ２なるように膝関節アクチュエータ１８の出力が制御される。
本実施形態において、支援荷重ｇ１は一定値（例えば、１０ｋｇ）であるが、装着者１００の操作により変更することができるようにしてもよい。これにより、例えば登山途中などの歩行途中で疲れたと感じた場合に、装着者１００は支援荷重を大きくするように操作することで、より大きな支援を受けることで最後まで楽に歩行することができる。

着座部６１は、装着者１００の体重の少なくとも一部を下方から支える。着座部６１は、下方から装着者１００の股間部に押圧されるため、これにより、歩行支援装置１の上部が装着者１００の腰部に対して固定される。

連結部材６３は、着座部６１の後方に延設されており、この延設部分には左右用２枚のプレート６２が固定されている。連結部材６３は、プレート６２に対する着座部６１の位置を固定している。
２枚のプレート６２は、連結部材６３の軸心を中心に回転自在に配設されることで、連結部材６３が２枚のプレート６２に対する開閉軸として機能している。これにより、装着者１００の脚の開閉に伴い、２枚のプレート６２も連結部６３の軸心を中心に開閉することになる。

プレート６２は、着座部６１の後端側から着座部６１の前端側の下部まで形成され、下肢側に凸となった扇形の部材である。プレート６２は、下肢の運動に対して着座部６１を保持する部材であり、それに耐えうる剛性を有している。
プレート６２の表面にはガイドレール６４、６５（以下代表してガイドレール６５という）が、着座部６１の上方に位置する股関節ピッチ軸中心（股関節の位置）Ｋを中心とする同心円状に形成されている。
ガイドレール６５は、股関節ピッチ軸機構１７が装着者１００の歩行運動に伴って前後方向に移動する軌道を規定している。

股関節ピッチ軸機構１７は、ガイドレール６５による軌道上を自由移動するように構成されており、装着者１００の歩行運動に伴って股関節ピッチ軸機構１７がガイドレール６４、６５による軌道上を自由移動する。
例えば、装着者１００が右脚を前に出すことで重心が前方に移動した状態では、右股関節ピッチ軸機構１７Ｒは脚の動きに連動して軌道上を前方に自由移動し、立脚側の左脚は重心よりも後方への移動に連動して左股関節ピッチ軸機構１７Ｌは軌道上を後方に自由移動する。このように、股関節ピッチ軸機構１７は、装着者１００が脚を前後方向に移動する力（動き）によって軌道上を前後方向に自由移動するものであり、特にアクチュエータによる前後方向の駆動はされていない。

股関節ピッチ軸機構１７には、剛性を有する部材（例えば、柱状部材）で構成された上腿連結部材２６の一端が固定され、上腿連結部材２６の他端には膝関節アクチュエータ１８が接続されている。
上腿連結部材２６の一端は股関節ピッチ軸機構１７に対して固定されているため、股関節ピッチ軸機構１７に対する角度は変わらないが、股関節ピッチ軸機構１７が円弧上のガイドレール６５上を移動することにより、上腿連結部材２６は、ガイドレール６５の接線との角度θを一定に保ちながら、水平面に対する角度が変化する。すなわち、装着者１００の膝を上げる動作に伴い股関節ピッチ軸機構１７がガイドレール６５上を前方に移動するため、上腿連結部材２６は水平面との角度が小さくなる（水平に近づく）。
そして、上腿連結部材２６の他端側に位置する膝関節アクチュエータ１８は、ガイドレール６５の中心軸である股関節ピッチ軸中心Ｋを中心とる円弧上を前後に移動することになる。すなわち、膝関節アクチュエータ１８は、股関節ピッチ軸機構１７の自由移動に伴い、股関節ピッチ軸中心Ｋから一定距離を保ちながら円弧運動をすることになる。

上腿連結部材２６の他端側は、膝関節ピッチ軸を介して下腿連結部材２７が接続されている。
膝関節アクチュエータ１８は、その出力により、膝関節ピッチ軸を軸心として、上腿連結部材２６と下腿連結部材２７との膝関節角度を変えるように構成されている。すなわち、膝関節アクチュエータ１８は、膝関節角度を大きくする（直線に近づける）ことで、上腿連結部材２６にプレート６２等を介して接続されている着座部６１に対する上方の付勢力を発生させるようになっており、この上付勢力により装着者１００の体重の一部が支持されることになる。
なお、本実施形態の膝関節アクチュエータ１８は、膝関節ピッチ軸（上腿連結部材２６と下腿連結部材２７の接続点）の位置に配設される場合について説明するが、例えば、連結部材６３や着座部６１内、着座部６１下、股関節ピッチ軸機構１７の後方等の他の位置に配置するようにしてもよい。この場合、膝関節アクチュエータ１８の出力は、プーリを必要箇所に配置しワイヤーやベルトによる伝達機構、その他の力伝達機構により、上腿連結部材２６と下腿連結部材２７に作用させるようにしてもよい。

下腿連結部材２７は、剛性を有する部材（例えば、柱状部材）で構成され、膝関節アクチュエータ１８と反対の他端側には、足首関節ピッチ軸機構１９が取り付けられている。
足首関節ピッチ軸機構１９には、剛性を有する部材（例えば、柱状部材）で構成された足連結部材２８が取り付けられている。
足連結部材２８には、足首関節ピッチ軸機構１９の位置が装着者１００の足首関節と略同じ高さとなるように、装着者１００の足が挿入される足装着部２４が固定されている。
足首関節ピッチ軸機構１９は、下腿連結部材２７に対して、連結部材２８と足装着部２４が自由にピッチ運動するようになっている。
足装着部２４は、対向する１対の足連結部材２８の外側に配置されることで、図１（ｂ）に示されるように、足装着部２４以外の各部材は両脚の間に収まることになる。

足装着部２４の底面には、各脚が支えている体重の負担割合を求めるために、歩行面からの反力を検出する床反力センサ２４１Ｒ、２４１Ｌが配置されている。
本実施形態では、各足装着部２４の底面略中央部に１つずつの床反力センサ２４１が配置されているが、立脚、遊脚の状態をより正確に判定するために、前後方向の複数箇所（例えば、つま先と踵の２箇所）に床反力センサを配置するようにしてもよい。

歩行支援装置１の装着手順は、次の通りである。
まず、歩行支援装置１の電源を切っておくと共に上腿連結部材２６と下腿連結部材２７をたたんでおく。
そして、装着者１００は、座った姿勢で左右の足に足装着部２４を装着する。
次に、装着者１００は立ち上がり、上腿連結部材２６、下腿連結部材２７を伸ばして着座部６１を股間に当てる。

次に、電源をオンすると、装着型ロボット１は、荷重センサ６７の検出値が支援荷重と一致するように、膝関節アクチュエータ１８を駆動し、着座部６１により装着者１００の体重を支持する。歩行支援装置１を脱ぐ場合は、逆の手順を行う。
このように、歩行支援装置１は、着脱が容易である。

なお、電源をオンした際には、着座部６１の荷重センサ６７が荷重を検出するまでの間、膝関節アクチュエータ１８からは支援荷重に対応する出力トルクよりも小さい装着時荷重（例えば、歩行支援装置１の荷重＋α分の荷重）に対応するトルクを出力することで、着座部６１はゆっくりと装着者１００の腰下まで上昇する。
電源オフの際には、膝関節アクチュエータ１８からは、装着時荷重よりも小さい脱着時荷重（歩行支援装置１の荷重−β分の荷重）に対応する出力トルクとすることで、着座部６１はゆっくりと下方にさがる。

以降、装着者１００が装着した後の歩行支援装置１による体重支持の動作について説明する。
図２は、装着者１００が立ち上がる等の、膝を伸ばす動作をした際の歩行支援動作、すなわち、着座部６１に接地した荷重センサ６７の検出値から、検出値が支援荷重を下回った場合のアシスト動作の手順を表したものである。
図２に示されるように装着者１００が膝を伸ばす動作をすると、着座部６１に加わる装着者１００の荷重が小さくなる。これは装着者１００にとってみると、着座部６１から受ける上付勢力が小さくなったものと感じてしまう。
そこで、歩行支援装置１では、このような膝伸ばし動作に対しても、次に説明する動作により、歩行支援装置１が常に一定の上付勢力による支援を受けていると感じるようにする。

図２において、装着者１００が立ち上がる等の動作により膝を伸ばすことで、重心は矢印Ａ方向（上方向）に移動する（動作（１））。
これにより着座部６１に加わる装着者１００の荷重分が小さくなり（軽くなり）、荷重センサ６７による検出値が支援荷重よりも下がる（動作（２））。
すると歩行支援装置１は、矢印Ｂで示すように、膝関節アクチュエータ１８の出力トルクを大きくする（動作（３））。
この膝関節アクチュエータ１８の出力トルク増大により、矢印Ｃで示すように、荷重センサ６７による検出値が支援荷重と等しくなるように、上腿連結部材２６、プレート６２を介して着座部６１による上付勢力が増加する（動作（４））。
これにより装着者１００が膝を伸ばす場合においても着座部６１が動きに追従してスムーズに上方移動するため、装着者１００は一定の上付勢力を着座部６１から受けることができる。

図３は、装着者１００がしゃがみ込む等の、膝を屈する動作をした際の歩行支援動作、すなわち、着座部６１に接地した荷重センサ６７の検出値から、検出値が支援荷重を上回った場合のアシスト動作の手順を表したものである。
この図３に示すように、装着者１００が膝を屈することで、重心は矢印Ａ方向（下方向）に移動する（動作（１））。
これにより着座部６１に加わる装着者１００の荷重分が大きくなり（重くなり）、荷重センサ６７による検出値が支援荷重よりも上がる（動作（２））。
すると歩行支援装置１は、矢印Ｂで示すように、膝関節アクチュエータ１８の出力トルクを小さくする（動作（３））。
この膝関節アクチュエータ１８の出力トルクの減少により、矢印Ｃで示すように、荷重センサ６７による検出値が支援荷重と等しくなるように、上腿連結部材２６、プレート６２を介して着座部６１による上付勢力が低下する（動作（４））。
これにより装着者１００が膝を屈する場合においても、着座部６１が動きに追従してスムーズに下方移動するため、装着者１００は一定の上付勢力を着座部６１から受けることができる。

図２、３で説明した膝屈伸時の動作については、両脚が均等に体重を支えている場合を前提に、両膝関節アクチュエータ１８Ｒ、１８Ｌが同じ出力トルクで駆動する場合について説明したが、立脚と遊脚を繰り返す歩行時や、両脚立脚状態で各種作業をしている場合等には、左右の脚が支えている体重に偏りが生じる。
そこで、歩行支援装置１では、左右の足裏に設置した床反力センサ２４１Ｌ、２４１Ｒの値から左右の膝関節アクチュエータ１８Ｌ、１８Ｒの力の比を判断し、着座部６１の上付勢力の分担を決定する。
図４は、装着者１００の左右の脚のバランスを考慮した歩行支援動作の手順を表したものである。
図４は膝を伸ばす場合の動作で、図２に対応している。

図４に示すように、装着者１００が立ち上がる等の動作により膝を伸ばすことで、重心は矢印Ａ方向（上方向）に移動する（動作（１））。
一方、矢印出力ＢＲ、ＢＬで示すように、左右の脚が負担している力を右床反力センサ２４１Ｒと左床反力センサ２４１Ｌで常時検出することで、左右の出力比（左右の脚の分担比）を算出する（動作（２））。
そして、立ち上がり動作により着座部６１に加わる装着者１００の荷重分が小さくなり（軽くなり）、荷重センサ６７による検出値が支援荷重よりも下がる（動作（３））。
すると歩行支援装置１は、矢印ＣＲ、ＣＬで示すように、右膝関節アクチュエータ１８Ｒ、左膝関節アクチュエータ１８Ｌの出力トルクを、動作（２）で算出した左右の出力比に応じて大きくする（動作（４））。
この両膝関節アクチュエータ１８Ｒ、１８Ｌによる、左右の脚の負担比に応じて増大した両出力トルクの合計により、矢印Ｄで示すように、荷重センサ６７による検出値が支援荷重と等しくなるように、上腿連結部材２６、プレート６２を介して着座部６１による上付勢力が増加する（動作（５））。
これにより、装着者１００が歩行等により左右の脚で体重を負担する比率が異なる場合であっても、装着者１００の膝を伸ばす動きに応じて、着座部６１が動きに追従してスムーズに上方移動するため、装着者１００は一定の上付勢力を着座部６１から受けることができる。

図４では、図２と同様に膝を伸ばす場合について説明したが、屈する場合については図４と同様にして左右の脚の負担比率から左右の膝関節アクチュエータの出力比を求め、図３と同様にして左右膝関節アクチュエータ１８Ｒ、１８Ｌの出力を求めた出力比に応じて小さくすることで、着座部６１から装着者への上付勢力を一定にすることができる。

図５は、歩行支援装置１のシステム構成を示した図である。
制御装置２は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶部、各種インターフェースなどを備えた電子制御ユニットであり、歩行支援装置１の各部を電子制御する。

制御装置２は、また、ＣＰＵで記憶部に記憶された歩行支援プログラム等の各種プログラムを実行することにより、センサ情報取得部３、アクチュエータ出力決定部４として機能する。
センサ情報取得部３は、荷重センサ６７、右床反力センサ２４１Ｒ、左床反力センサ２４１Ｌの各センサから検出値を取得する。
アクチュエータ出力決定部４は、右床反力センサ２４１Ｒ、左床反力センサ２４１Ｌの検出値から左右の負担比を算出し、荷重センサ６７の検出値が支援荷重と等しくなるように、算出した左右負担比に応じて右膝関節アクチュエータ１８Ｒ、左膝関節アクチュエータ１８Ｌの出力を決定する。

図６は、制御装置２が行う歩行支援動作の手順を説明するためのフローチャートである。
以下の処理は、制御装置２が備えるＣＰＵが歩行支援プログラムに従って行う処理である。
制御装置２は、着座部６１の座面に配置された荷重センサ６７からの出力値を取得する（ステップ５）。
また制御装置２は、左右の足装着部２４の底面に配置された、右床反力センサ１８Ｒと左床反力センサ２４１Ｌからの出力値（図４のＢＲとＢＬ）を取得する（ステップ１０）。
制御装置２は、取得した両床反力センサ２４１Ｌ、２４１Ｒの左右比、ＢＬ／（ＢＲ＋ＢＬ）、ＢＲ／（ＢＲ＋ＢＬ）を算出する（ステップ１５）。

次に、制御装置２は、ステップ５で取得した荷重センサ６７の出力値を支援荷重と比較し両者の関係を判断する（ステップ２０、３０）。
出力値が支援荷重と等しい場合（ステップ２０；Ｙ）、制御装置２は、着座部６１で支えている荷重が適切であると判断し、左右膝関節アクチュエータ１８Ｒ、１８Ｌによる現状の出力トルクを維持する（ステップ２５）。

一方、荷重センサ６７の出力値が支援荷重よりも大きい場合（ステップ２０；Ｎ、ステップ３０；Ｙ）、制御装置２は、ステップ１５で算出した左右比に基づいて、左右膝関節アクチュエータ１８Ｒ、１８Ｌの出力トルクを下げる（ステップ３５）。
これにより、着座部６１の上付勢力が小さくなり、装着者１００は着座部６１で一定の支援荷重分の体重を支持されることになる。

また荷重センサ１７の出力値が支援荷重よりも小さい場合（ステップ２０；Ｎ、ステップ３０；Ｎ）、制御装置２は、ステップ１５で算出した左右比に基づいて、左右膝関節アクチュエータ１８Ｒ、１８Ｌの出力トルクを上げる（ステップ４０）。
これにより、着座部６１の上方付勢力が大きくなり、装着者１００は着座部６１で一定の支援荷重分の体重を支持されることになる。

次に、制御装置２は、歩行支援動作を継続するか否か判断し(ステップ４５)、継続する場合は(ステップ４５；Ｙ)、ステップ１０に戻り、継続しない場合は(ステップ４５；Ｎ)処理を終了する。
例えば、装着型ロボット１は、歩行支援の動作開始、及び終了を装着者１００がスイッチを押すなどして選択できるようになっており、制御装置２は、当該スイッチがオンの場合に歩行支援動作を継続すると判断し、当該スイッチがオフの場合に歩行支援動作を終了すると判断する。
なお、この動作の開始、終了の操作スイッチは、上述した電源オン、オフの操作と共通にしても、別にしてもよい。
共通にする場合には、動作終了スイッチ（＝電源スイッチ）オフにより、膝関節アクチュエータ１８は、脱着時荷重に対応する出力トルクを出力することで、着座部６１はゆっくりと下方にさがる。
一方、電源スイッチとは別にする場合、膝関節アクチュエータ１８は支援荷重に対応する出力トルクの出力を継続する。

以上説明した歩行支援装置１では、着座部６１に配設した荷重センサ６７の検出値が一定値（支援荷重）となるように、膝関節アクチュエータ１８の出力トルクを調整することで、装着者１００に対する着座部６１からの上付勢力を一定に制御する。
そして、説明した実施形態では、着座部６１からの上付勢力を一定にする制御を、制御装置２が備えるＣＰＵが歩行支援プログラムを実行することにより実現している。
これに対し、荷重センサ６７の検出値を制御変数とし、支援荷重を目標値、制御対象である膝関節アクチュエータ１８の出力トルクを操作変数とするフィードバック制御として、アナログ回路により実現するようにしてもよい。

以上説明した歩行支援装置１の実施形態及び変形例により、次の効果を得ることができる。
（１）荷重センサ６７の検出値が支援荷重となるように、膝関節アクチュエータ１８の出力トルクを調整することにより、簡単な構成で、一定の上付勢力が着座部６１に生じさせ装着者１００の体重を常時支持することができる。
（２）また、各関節の角度を検出するセンサが不要となり、また、正確な推定値を得ることが難しい関節モーメントを推定する必要もない。
（３）各関節の関節モーメントの算出が不要であり、装着者による関節を伸ばしたい、曲げたいなどの動作方向意図を汲み取る必要がない。
（４）着座部６１には一定の上付勢力が生じており、装着者の膝伸ばし、膝曲げ等の動作に対してスムーズに着座部６１が上下に追従するため、膝を曲げる際のツッパリ感や、膝を伸ばす際のサドルが離れてしまう感覚などの違和感が解消される。
（５）膝関節アクチュエータ１８だけでよく、検出センサも少なくて済むため計量化、及び低コスト化を実現することが可能である。

１ 歩行支援装置
２ 制御装置
３ センサ情報取得部
４ アクチュエータ出力決定部
１７ 股関節ピッチ軸機構（スライド機構）
１８Ｒ 右膝関節アクチュエータ
１８Ｌ 左膝関節アクチュエータ
１９ 足首関節ピッチ軸機構
２４ 足装着部
２４１Ｒ 右床反力センサ
２４１Ｌ 左床反力センサ
２６ 上腿連結部材
２７ 下腿連結部材
２８ 足連結部材
６１ 着座部
６２ プレート
６３ 連結部材
６４ ガイドレール
６５ ガイドレール
６７ 荷重センサ
１００ 装着者
Ｋ 股関節ピッチ軸中心

Claims (4)

1. 歩行支援対象者が座る着座部と、
   前記着座部に配置され、前記歩行支援対象者から受ける荷重を検出する荷重センサと、
   左右１対の足装着部と、
   前記着座部と前記足装着部間に配設され、前記着座部を上方に付勢する左右１対の上付勢手段と、
   前記荷重センサで検出する荷重が所定の支援荷重となるように、前記上付勢手段の出力を制御する出力制御手段と、
   を具備することを特徴とする歩行支援装置。
   
2. 前記左右１対の上付勢手段はそれぞれ、
   第１関節機構を介して、一端が前記着座部に接続された第１連結部材と、
   第２関節機構を介して、一端が前記第１連結部材の他端と接続された第２連結部材と、
   第３関節機構を介して、前記第２連結部材の他端と接続された足装着部と、
   前記第２関節機構にトルクを発生させる膝関節アクチュエータと、を備え、
   前記出力制御手段は、前記荷重センサで検出する荷重が所定の支援荷重となるように、前記膝関節アクチュエータによる出力トルクを制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の歩行支援装置。
   
3. 前記左右１対の足装着部のそれぞれに配置された床反力センサと、
   前記両床反力センサの検出値の左右比を算出する左右比算出手段と、
   前記歩行支援装置は、前記算出した左右比に応じて、左右対応する側の前記上付勢手段の出力を制御する、
   ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の歩行支援装置。
   
4. 着座部と、前記着座部に配置された荷重センサと、左右１対の足装着部と、前記着座部と前記足装着部間に配設され、前記着座部を上方に付勢する左右１対の上付勢手段と、前記上付勢手段の出力を制御する出力制御手段と、を備えた歩行支援装置用の歩行支援プログラムであって、
   前記荷重センサで検出した荷重を取得する検出荷重取得機能と、
   前記取得した荷重が所定の支援荷重になるように、前記上付勢手段の出力を制御する出力制御機能と、
   をコンピュータで実現する歩行支援プログラム。

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