JP2018008019A - Walking support robot and walking support method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a walking support robot capable of performing walking support for a user, in a more comfortable manner.SOLUTION: A walking support robot for supporting walking of a user comprises: a body part 11; a handle part 12 which is provided on the body part, and can be held by a user; a detection part 13 for detecting a load applied to the handle part; a movement device 14 which has a rotating body 16, controls rotation of the rotating body according to the load detected by the detection part and moves the walking support robot; and a load tendency data generation part 15 for generating load tendency data indicating a tendency of a load applied to the handle part, on the basis of past load data applied to the handle part, which are acquired during movement of the walking support robot. The movement device comprises an actuator 22 for controlling a rotation amount of the rotating body, on the basis of the load detected by the detection part, and the load tendency data generated by the load tendency data generation part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、ユーザの歩行を支援する歩行支援ロボット及び歩行支援方法に関する。   The present disclosure relates to a walking support robot and a walking support method that support a user's walking.

近年、ユーザの入力に基づいて移動速度を算出し、ユーザの手を引いて目的地までユーザを案内する案内用移動ロボットが開発されている(例えば、特許文献1参照。)。   2. Description of the Related Art In recent years, a guidance mobile robot has been developed that calculates a moving speed based on user input and draws the user's hand to guide the user to a destination (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1では、被案内者による把持部への入力に応じて基体の目標速度を算出し、算出した目標速度で基体が移動する案内用ロボットが開示されている。   Patent Document 1 discloses a guidance robot that calculates a target speed of a base in accordance with an input to a gripper by a guided person and moves the base at the calculated target speed.

特開2010−271911号公報JP 2010-271911 A

特許文献1のロボットでは、より快適なユーザの歩行支援を行うという観点では、未だ改善の余地がある。   In the robot of Patent Document 1, there is still room for improvement from the viewpoint of providing more comfortable user walking support.

本開示は、前記課題を解決するもので、より快適なユーザの歩行支援を行うができる歩行支援ロボット及び歩行支援方法を提供する。   This indication solves the above-mentioned subject, and provides a walking support robot and a walking support method which can perform walking support of a more comfortable user.

本開示の一態様に係る歩行支援ロボットは、
ユーザの歩行を支援する歩行支援ロボットであって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記ユーザが把持可能なハンドル部と、
前記ハンドル部にかかる荷重を検知する検知部と、
回転体を有し、前記検知部で検知した荷重に応じて前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させる移動装置と、
当該歩行支援ロボットの移動中に取得した前記ハンドル部にかかった過去の荷重データに基づいて、前記ハンドル部にかかる荷重の傾向を示す荷重傾向データを生成する荷重傾向データ生成部と、
を備え、
前記移動装置は、前記検知部で検知した荷重と、前記荷重傾向データ生成部で生成された荷重傾向データとに基づいて、前記回転体の回転量を制御するアクチュエータを有する。
A walking support robot according to an aspect of the present disclosure is provided.
A walking support robot that supports user walking,
The main body,
A handle portion provided on the main body portion and grippable by the user;
A detection unit for detecting a load applied to the handle unit;
A moving device that has a rotating body and moves the walking support robot by controlling the rotation of the rotating body according to the load detected by the detection unit;
Based on past load data applied to the handle part acquired during the movement of the walking support robot, a load tendency data generation unit that generates load tendency data indicating a load tendency applied to the handle part;
With
The moving device includes an actuator that controls the amount of rotation of the rotating body based on the load detected by the detection unit and the load tendency data generated by the load tendency data generation unit.

本開示の一態様に係る歩行支援方法は、
歩行支援ロボットを用いてユーザの歩行を支援する歩行支援方法であって、
前記歩行支援ロボットのハンドル部にかかる荷重を検知部によって検知するステップ、
前記歩行支援ロボットの移動中に取得した前記ハンドル部にかかった過去の荷重データに基づいて、前記ハンドル部にかかる荷重の傾向を示す荷重傾向データを生成するステップ、
前記検知部で検知した荷重と前記荷重傾向データとに基づいて、前記歩行支援ロボットの移動装置に備えられる回転体の回転量を制御するステップ、
を含む。
A walking support method according to an aspect of the present disclosure includes:
A walking support method for supporting a user's walking using a walking support robot,
Detecting a load applied to a handle portion of the walking support robot by a detection unit;
Generating load trend data indicating a tendency of a load applied to the handle unit based on past load data applied to the handle unit acquired during the movement of the walking support robot;
Controlling the amount of rotation of the rotating body provided in the moving device of the walking support robot based on the load detected by the detection unit and the load tendency data;
including.

以上のように、本開示の歩行支援ロボット及び歩行支援方法によれば、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   As described above, according to the walking support robot and the walking support method of the present disclosure, more comfortable walking support for the user can be performed.

図1は、本開示の実施の形態1に係る歩行支援ロボットの外観図である。FIG. 1 is an external view of a walking assistance robot according to Embodiment 1 of the present disclosure. 図2は、本開示の実施の形態1に係る歩行支援ロボットによる歩行支援を受けてユーザが歩行している様子を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the user is walking with the walking support by the walking support robot according to the first embodiment of the present disclosure. 図3は、本開示の実施の形態1における検知部で検知するハンドル荷重の検知方向を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a handle load detection direction detected by the detection unit according to the first embodiment of the present disclosure. 図4は、本開示の実施の形態1に係る歩行支援ロボットにおける主要な制御構成を示す制御ブロック図である。FIG. 4 is a control block diagram illustrating a main control configuration in the walking assistance robot according to the first embodiment of the present disclosure. 図5は、本開示の実施の形態1に係る歩行支援ロボットの歩行支援の制御構成を示す制御ブロック図である。FIG. 5 is a control block diagram illustrating a control configuration of walking support of the walking support robot according to the first embodiment of the present disclosure. 図6は、本開示の実施の形態1における荷重傾向マップを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a load tendency map according to the first embodiment of the present disclosure. 図7は、本開示の実施の形態1に係る歩行支援ロボットの荷重傾向データの生成処理の例示的なフローチャートである。FIG. 7 is an exemplary flowchart of load trend data generation processing of the walking assistance robot according to the first embodiment of the present disclosure. 図8は、ハンドル荷重の入力波形情報の一例である。FIG. 8 is an example of input waveform information of the handle load. 図9Aは、ユーザの直進動作時のFz方向の荷重データの波形情報の一例を示す図である。FIG. 9A is a diagram illustrating an example of waveform information of load data in the Fz direction when the user is moving straight ahead. 図9Bは、図9Aに示すFz方向の荷重データの周波数成分を示す図である。FIG. 9B is a diagram showing frequency components of the load data in the Fz direction shown in FIG. 9A. 図10Aは、ユーザの直進動作時のMy方向の荷重データの波形情報の一例を示す図である。FIG. 10A is a diagram illustrating an example of waveform information of load data in the My direction when the user is moving straight ahead. 図10Bは、図10Aに示すMy方向の荷重データの周波数成分を示す図である。FIG. 10B is a diagram showing frequency components of load data in the My direction shown in FIG. 10A. 図11Aは、ユーザの右方向旋回時におけるFz方向の荷重データの波形情報の一例を示す図である。FIG. 11A is a diagram illustrating an example of waveform information of load data in the Fz direction when the user turns right. 図11Bは、図11Aに示すFz方向における荷重データの周波数成分を示す図である。FIG. 11B is a diagram showing frequency components of load data in the Fz direction shown in FIG. 11A. 図12は、本開示の実施の形態1に係る歩行支援ロボットの移動意図推定処理の例示的なフローチャートである。FIG. 12 is an exemplary flowchart of the movement intention estimation process of the walking assistance robot according to the first embodiment of the present disclosure. 図13Aは、ユーザの直進動作時のFz方向における荷重データの波形情報の一例を示す図である。FIG. 13A is a diagram illustrating an example of waveform information of load data in the Fz direction when the user is moving straight ahead. 図13Bは、図13Aに示すFz方向における荷重データの波形情報から揺らぎ周波数成分をフィルタリングした波形情報を示す図である。FIG. 13B is a diagram showing waveform information obtained by filtering fluctuation frequency components from the waveform information of the load data in the Fz direction shown in FIG. 13A. 図14Aは、ユーザの直進動作時のMy方向における荷重データの波形情報の一例を示す図である。FIG. 14A is a diagram illustrating an example of waveform information of load data in the My direction when the user is moving straight ahead. 図14Bは、図14Aに示すMy方向における荷重データの波形情報から揺らぎ周波数成分をフィルタリングした波形情報を示す図である。14B is a diagram illustrating waveform information obtained by filtering the fluctuation frequency component from the waveform information of the load data in the My direction illustrated in FIG. 14A. 図15は、本開示の実施の形態1に係る歩行支援ロボットの駆動力算出処理の例示的なフローチャートである。FIG. 15 is an exemplary flowchart of the driving force calculation process of the walking assistance robot according to the first embodiment of the present disclosure. 図16は、本開示の実施の形態2における荷重傾向マップを示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a load tendency map according to the second embodiment of the present disclosure. 図17は、本開示の実施の形態2に係る歩行支援ロボットの荷重傾向データの生成処理の例示的なフローチャートである。FIG. 17 is an exemplary flowchart of load trend data generation processing of the walking assistance robot according to the second embodiment of the present disclosure. 図18は、本開示の実施の形態2に係る歩行支援ロボットの移動意図推定処理の例示的なフローチャートである。FIG. 18 is an exemplary flowchart of the movement intention estimation process of the walking assistance robot according to the second embodiment of the present disclosure. 図19Aは、ユーザの直進動作時のMz方向における現在の荷重データの波形情報の一例を示す図である。FIG. 19A is a diagram illustrating an example of waveform information of current load data in the Mz direction when the user is moving straight ahead. 図19Bは、Mz方向における過去の荷重データの平均荷重値を示す図である。FIG. 19B is a diagram illustrating an average load value of past load data in the Mz direction. 図19Cは、本開示の実施の形態2において、補正された荷重データの波形情報の一例を示す図である。FIG. 19C is a diagram illustrating an example of waveform information of corrected load data in the second embodiment of the present disclosure. 図20Aは、ユーザの直進動作時のMz方向における過去の荷重データの波形情報の一例を示す図である。FIG. 20A is a diagram illustrating an example of waveform information of past load data in the Mz direction when the user is traveling straight ahead. 図20Bは、図20Aに示すMz方向における過去の荷重データの平均荷重値を示す図である。20B is a diagram showing an average load value of past load data in the Mz direction shown in FIG. 20A. 図21Aは、ユーザの直進動作時のMz方向における現在の荷重データの波形情報の一例を示す図である。FIG. 21A is a diagram illustrating an example of waveform information of current load data in the Mz direction when the user is traveling straight ahead. 図21Bは、図21Aに示すMz方向における現在の荷重データの平均荷重値を示す図である。FIG. 21B is a diagram showing an average load value of the current load data in the Mz direction shown in FIG. 21A. 図22は、本開示の実施の形態2において、補正された荷重データの波形情報の一例を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating an example of waveform information of corrected load data in the second embodiment of the present disclosure. 図23は、本開示の実施の形態3に係る歩行支援ロボットにおける主要な制御構成を示す制御ブロック図である。FIG. 23 is a control block diagram illustrating a main control configuration in the walking assist robot according to the third embodiment of the present disclosure. 図24は、本開示の実施の形態3に係る歩行支援ロボットの歩行支援の制御構成を示す制御ブロック図である。FIG. 24 is a control block diagram illustrating a control configuration of walking support of the walking support robot according to the third embodiment of the present disclosure. 図25は、本開示の実施の形態3に係る歩行支援ロボットの身体情報推定処理の例示的なフローチャートである。FIG. 25 is an exemplary flowchart of the body information estimation process of the walking assistance robot according to the third embodiment of the present disclosure. 図26Aは、本開示の実施の形態3に係る歩行支援ロボットの身体情報データベースに記憶されている身体情報の一例である。FIG. 26A is an example of physical information stored in the physical information database of the walking assistance robot according to the third embodiment of the present disclosure. 図26Bは、本開示の実施の形態3に係る歩行支援ロボットの身体情報データベースに記憶されている身体情報の別例である。FIG. 26B is another example of the physical information stored in the physical information database of the walking assistance robot according to the third embodiment of the present disclosure. 図27は、本開示の実施の形態3に係る歩行支援ロボットのユーザ移動意図推定処理の例示的なフローチャートである。FIG. 27 is an exemplary flowchart of user movement intention estimation processing of the walking assistance robot according to the third embodiment of the present disclosure. 図28は、本開示の実施の形態3に係る歩行支援ロボットの歩行支援の制御構成を示す別の制御ブロック図である。FIG. 28 is another control block diagram showing a walking assistance control configuration of the walking assistance robot according to the third embodiment of the present disclosure.

(本開示に至った経緯)
先進国における少子高齢化が進む近年、高齢者の見守りや生活支援の必要性が増している。特に、高齢者は加齢に伴う身体能力の低下から宅内生活のQOL(Quality of Life)を維持することが難しくなる傾向にある。高齢者のサルコペニアなどを予防し、身体能力を維持するためには一定以上の運動を続けることで筋肉量を維持することが重要である。しかしながら、身体能力の低下により外出が困難となり、宅内に引きこもりがちな高齢者の場合は、一定の運動量を維持することが難しく、より筋肉量が減衰していくという悪循環に陥ってしまう。近年、このような背景のもと、ユーザの歩行を支援する種々の装置が提案されている。
(Background to the disclosure)
In recent years, with the aging population and declining birthrate in developed countries, the need for watching over elderly people and supporting their lives has increased. In particular, elderly people tend to have difficulty in maintaining QOL (Quality of Life) for home life due to a decline in physical ability associated with aging. In order to prevent elderly people such as sarcopenia and maintain physical ability, it is important to maintain muscle mass by continuing to exercise beyond a certain level. However, it is difficult to go out due to a decrease in physical ability, and it is difficult for an elderly person who tends to stay in the house to maintain a constant amount of exercise, resulting in a vicious circle in which muscle mass is further attenuated. In recent years, various devices for assisting the user's walking have been proposed under such a background.

背景技術で説明したように、特許文献1では、ユーザの入力に応じた移動速度で移動する案内用移動ロボットが開示されている。しかしながら、特許文献1の案内用移動ロボットでは、高齢者のような身体能力の低いユーザが当該ロボットを使用する場合、快適なユーザの歩行支援を行うことが困難である。   As described in the background art, Patent Document 1 discloses a guidance mobile robot that moves at a moving speed according to a user input. However, with the guidance mobile robot of Patent Document 1, when a user with low physical ability such as an elderly person uses the robot, it is difficult to perform comfortable walking support for the user.

例えば、身体能力の低い高齢者は、ロボットに対して前方向に寄りかかる場合がある。この場合、特許文献1のロボットでは、高齢者の歩行速度が遅いにも関わらず、進行方向への入力値が大きくなるため、進行方向への移動速度が大きくなる。その結果、高齢者は、移動ロボットの移動について行けなくなる。また、高齢者は、直進動作を行っているにも関わらず、身体の重心が安定せずに左右に揺れている場合がある。この場合、特許文献1のロボットでは、左右方向への入力を検知し、左右方向へ移動してしまう可能性がある。このように、特許文献1のロボットでは、身体能力の低いユーザの場合、ユーザが直進動作を行いたいと思っているにもかかわらず、ロボットがユーザの移動意図に反する方向に移動することがある。このため、特許文献1のロボットでは、ユーザは細かく進行方向を調整しながら歩行する必要があり、快適なユーザの歩行支援を行うことが困難である。   For example, an elderly person with low physical ability may lean forward with respect to the robot. In this case, in the robot of Patent Document 1, although the elderly person's walking speed is slow, the input value in the traveling direction increases, and thus the moving speed in the traveling direction increases. As a result, the elderly cannot go about the movement of the mobile robot. In addition, an elderly person may swing left and right without stabilizing the center of gravity of the body, even though he is moving straight ahead. In this case, the robot of Patent Document 1 may detect an input in the left-right direction and move in the left-right direction. As described above, in the robot of Patent Document 1, in the case of a user with low physical ability, the robot may move in a direction contrary to the user's intention to move although the user wants to perform a straight-ahead operation. . For this reason, in the robot of patent document 1, it is necessary for the user to walk while finely adjusting the traveling direction, and it is difficult to perform comfortable walking support for the user.

本発明者らは、ユーザが左右にふらついて歩行していたとしても、歩行支援ロボットの移動動作の情報(例えば、移動方向、移動速度など)を蓄積することによって、ユーザの歩行動作の意図を把握することができることを見出した。そこで、本発明者らは、ユーザが左右にふらついて歩行している場合などであっても、蓄積した移動動作の情報に基づいてロボットをユーザの移動意図に従って移動させるため、以下の発明に至った。   Even if the user is walking staggered from side to side, the present intent makes the user's intention to walk by accumulating information on the movement of the walking support robot (for example, movement direction, movement speed, etc.). I found out that I can grasp it. Accordingly, the present inventors have reached the following invention in order to move the robot according to the user's movement intention based on the accumulated movement operation information even when the user is walking in a staggered manner from side to side. It was.

本開示の一態様に係る歩行支援ロボットは、
ユーザの歩行を支援する歩行支援ロボットであって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記ユーザが把持可能なハンドル部と、
前記ハンドル部にかかる荷重を検知する検知部と、
回転体を有し、前記検知部で検知した荷重に応じて前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させる移動装置と、
当該歩行支援ロボットの移動中に取得した前記ハンドル部にかかった過去の荷重データに基づいて、前記ハンドル部にかかる荷重の傾向を示す荷重傾向データを生成する荷重傾向データ生成部と、
を備え、
前記移動装置は、前記検知部で検知した荷重と、前記荷重傾向データ生成部で生成された荷重傾向データとに基づいて、前記回転体の回転量を制御するアクチュエータを有する。
A walking support robot according to an aspect of the present disclosure is provided.
A walking support robot that supports user walking,
The main body,
A handle portion provided on the main body portion and grippable by the user;
A detection unit for detecting a load applied to the handle unit;
A moving device that has a rotating body and moves the walking support robot by controlling the rotation of the rotating body according to the load detected by the detection unit;
Based on past load data applied to the handle part acquired during the movement of the walking support robot, a load tendency data generation unit that generates load tendency data indicating a load tendency applied to the handle part;
With
The moving device includes an actuator that controls the amount of rotation of the rotating body based on the load detected by the detection unit and the load tendency data generated by the load tendency data generation unit.

このような構成により、ユーザの身体能力に応じて歩行支援を行うことができるため、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, walking support can be performed according to the physical ability of the user, so that more comfortable walking support for the user can be performed.

前記移動装置は、更に、前記荷重傾向データに基づいて、前記検知部で検知した荷重の値を補正する荷重補正部を有し、
前記アクチュエータは、前記荷重補正部で補正された荷重の値に基づいて、前記回転体の回転量を制御してもよい。
The moving device further includes a load correction unit that corrects a load value detected by the detection unit based on the load tendency data.
The actuator may control a rotation amount of the rotating body based on a load value corrected by the load correction unit.

このような構成により、荷重傾向データに基づいて荷重の値を補正することができるため、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, the load value can be corrected based on the load tendency data, so that more comfortable walking support for the user can be performed.

前記荷重傾向データ生成部は、当該歩行支援ロボットの移動動作毎の荷重傾向データを生成し、
前記荷重補正部は、前記荷重が検知された際の当該歩行支援ロボットの移動動作に対応する前記荷重傾向データに基づいて、前記荷重の値を補正してもよい。
The load tendency data generation unit generates load tendency data for each movement operation of the walking support robot,
The load correction unit may correct the value of the load based on the load tendency data corresponding to the movement operation of the walking support robot when the load is detected.

このような構成により、移動動作毎に荷重傾向データを生成することができるため、より正確にユーザの荷重傾向を把握することができる。これにより、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, load tendency data can be generated for each movement operation, so that the user's load tendency can be grasped more accurately. Thereby, a more comfortable user's walking support can be performed.

前記荷重補正部は、当該歩行支援ロボットの移動動作に対応する前記荷重傾向データが所定の閾値以上になった場合、前記荷重傾向データに基づいて、前記荷重の値を補正してもよい。   The load correction unit may correct the value of the load based on the load tendency data when the load tendency data corresponding to the movement operation of the walking support robot is equal to or greater than a predetermined threshold.

このような構成により、歩行支援ロボットの移動動作に対応する荷重傾向データが所定の閾値以上になった場合に、荷重の値を補正することができるため、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, the load value can be corrected when the load tendency data corresponding to the movement operation of the walking support robot exceeds a predetermined threshold value, so that a more comfortable walking support for the user is performed. Can do.

前記荷重傾向データは、前記過去の荷重データから算出された揺らぎの周波数であり、
前記荷重補正部は、前記検知部で検知された荷重から前記揺らぎの周波数成分をフィルタリングすることによって前記荷重の値を補正してもよい。
The load tendency data is a fluctuation frequency calculated from the past load data,
The load correction unit may correct the value of the load by filtering the frequency component of the fluctuation from the load detected by the detection unit.

このような構成により、荷重傾向データとして揺らぎ周波数を用いることによって、凹凸の小さい揺らぎから凹凸の大きい揺らぎまで広い範囲でユーザの荷重傾向データを取得して荷重の値を補正することができる。そのため、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, by using the fluctuation frequency as the load tendency data, it is possible to acquire the load tendency data of the user in a wide range from the fluctuation with small unevenness to the fluctuation with large unevenness, and correct the load value. Therefore, more comfortable walking support for the user can be performed.

前記荷重傾向データは、前記過去の荷重データから算出された平均荷重値であり、
前記荷重補正部は、前記平均荷重値に基づいて前記荷重の値を補正してもよい。
The load tendency data is an average load value calculated from the past load data,
The load correction unit may correct the value of the load based on the average load value.

このような構成により、荷重傾向データとして平均荷重値を用いることによって、ユーザ毎の定常的に加わる荷重を荷重傾向データとして取得して荷重の値を補正することができるため、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, by using the average load value as the load trend data, it is possible to acquire the load applied constantly for each user as the load trend data and correct the load value. Walking support can be performed.

前記荷重補正部は、前記検知部で検知された荷重から前記平均荷重値を減算することによって前記荷重の値を補正してもよい。   The load correction unit may correct the load value by subtracting the average load value from the load detected by the detection unit.

このような構成により、検知部で検知された荷重から平均荷重値を減算することで、ユーザ毎の定常的に加わる荷重を減らすことができるため、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, by subtracting the average load value from the load detected by the detection unit, it is possible to reduce the constantly applied load for each user, and thus it is possible to perform more comfortable walking support for the user. .

前記歩行支援ロボットにおいては、更に、
前記ユーザの身体情報を推定する身体情報推定部を備え、
前記荷重補正部は、前記身体情報推定部で推定された前記身体情報に基づいて、前記荷重の値を補正してもよい。
In the walking support robot,
A body information estimation unit for estimating the user's body information;
The load correction unit may correct the load value based on the body information estimated by the body information estimation unit.

このような構成により、身体情報に基づいて補正の強度を調整することができるため、ユーザの身体能力に応じた歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, the intensity of correction can be adjusted based on physical information, and thus walking support corresponding to the physical ability of the user can be performed.

前記歩行支援ロボットにおいては、更に、
前記身体情報を前記ユーザに通知するユーザ通知部を備えてもよい。
In the walking support robot,
You may provide the user notification part which notifies the said physical information to the said user.

このような構成により、ユーザ自身が日々の身体情報を把握することができ、身体能力の維持及び向上へのモチベーションアップ、又は歩行時の注意力喚起に繋がる。   With such a configuration, the user himself / herself can grasp daily physical information, which leads to motivation to maintain and improve physical ability or to attract attention during walking.

前記歩行支援ロボットにおいては、更に、
前記補正された荷重の値に基づいて前記ユーザの移動意図を推定するユーザ移動意図推定部を備え、
前記ユーザ通知部は、前記ユーザの移動意図を前記ユーザに通知してもよい。
In the walking support robot,
A user movement intention estimation unit that estimates the movement intention of the user based on the corrected load value;
The user notification unit may notify the user of the user's intention to move.

このような構成により、歩行支援ロボットの制御状態をユーザが把握することができる。   With such a configuration, the user can grasp the control state of the walking support robot.

前記ハンドル部にかかる荷重と前記回転体の回転量との対応関係を示す制御テーブルを格納する記憶部を備え、
前記アクチュエータは、前記記憶部に格納された前記制御テーブルによって、前記検知部で検知された荷重に対応する回転量で前記回転体を駆動制御し、
前記制御テーブルは、前記荷重傾向データに基づいて前記荷重の値を修正することによって更新されてもよい。
A storage unit for storing a control table indicating a correspondence relationship between a load applied to the handle unit and a rotation amount of the rotating body;
The actuator drives and controls the rotating body with a rotation amount corresponding to the load detected by the detection unit by the control table stored in the storage unit,
The control table may be updated by correcting the load value based on the load tendency data.

このような構成により、制御テーブルによってハンドル部にかかる荷重と回転体の回転量との対応関係が容易に特定することができるため、ユーザの身体能力に応じた歩行支援をより簡単に行うことができる。   With such a configuration, the correspondence relationship between the load applied to the handle and the rotation amount of the rotating body can be easily specified by the control table, so that walking support according to the user's physical ability can be performed more easily. it can.

前記検知部は、前記ハンドル部にかかる複数の軸方向の荷重を検知し、
前記移動装置は、前記複数の軸方向のそれぞれにかかる荷重の大きさに応じて、前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットの移動動作を切り替えてもよい。
The detection unit detects a plurality of axial loads applied to the handle unit,
The moving device may switch the movement operation of the walking support robot by controlling the rotation of the rotating body according to the magnitude of the load applied to each of the plurality of axial directions.

このような構成により、複数の軸方向にかかる荷重を検知することにより、ユーザの移動意図をより正確に検知することができる。このため、ユーザの移動意図に応じて、歩行支援ロボットの移動動作を切り替えることができる。   With such a configuration, the user's intention to move can be detected more accurately by detecting loads applied in a plurality of axial directions. For this reason, the movement operation of the walking support robot can be switched according to the user's intention to move.

前記移動動作は、当該歩行支援ロボットの直進動作、後退動作及び旋回動作を含んでもよい。   The moving operation may include a straight movement operation, a backward movement operation, and a turning operation of the walking support robot.

このような構成により、ユーザの移動意図に応じて、歩行支援ロボットの移動動作を切り替えることができるため、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, since the movement operation of the walking support robot can be switched according to the user's intention to move, more comfortable walking support for the user can be performed.

前記アクチュエータは、前記荷重傾向データに基づいて、前記旋回動作における旋回半径を変更してもよい。   The actuator may change a turning radius in the turning operation based on the load tendency data.

このような構成により、ユーザの身体能力に応じて、歩行支援ロボットが旋回動作を行うため、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, the walking support robot performs a turning motion according to the physical ability of the user, so that it is possible to provide more comfortable walking support for the user.

本開示の一態様に係る歩行支援方法は、
歩行支援ロボットを用いてユーザの歩行を支援する歩行支援方法であって、
前記歩行支援ロボットのハンドル部にかかる荷重を検知部によって検知するステップ、
前記歩行支援ロボットの移動中に取得した前記ハンドル部にかかった過去の荷重データに基づいて、前記ハンドル部にかかる荷重の傾向を示す荷重傾向データを生成するステップ、
前記検知部で検知した荷重と前記荷重傾向データとに基づいて、前記歩行支援ロボットの移動装置に備えられる回転体の回転量を制御するステップ、
を含む。
A walking support method according to an aspect of the present disclosure includes:
A walking support method for supporting a user's walking using a walking support robot,
Detecting a load applied to a handle portion of the walking support robot by a detection unit;
Generating load trend data indicating a tendency of a load applied to the handle unit based on past load data applied to the handle unit acquired during the movement of the walking support robot;
Controlling the amount of rotation of the rotating body provided in the moving device of the walking support robot based on the load detected by the detection unit and the load tendency data;
including.

このような構成により、ユーザの身体能力に応じて歩行支援を行うことができるため、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, walking support can be performed according to the physical ability of the user, so that more comfortable walking support for the user can be performed.

前記歩行支援方法においては、更に、
前記荷重傾向データに基づいて、前記検知部で検知した荷重の値を補正するステップを含み、
前記回転体の回転量を制御するステップは、補正された荷重の値に基づいて、前記回転体の回転量を制御してもよい。
In the walking support method,
Based on the load tendency data, including a step of correcting the value of the load detected by the detection unit,
The step of controlling the amount of rotation of the rotating body may control the amount of rotation of the rotating body based on the corrected load value.

このような構成により、荷重傾向データに基づいて荷重の値を補正することができるため、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, the load value can be corrected based on the load tendency data, so that more comfortable walking support for the user can be performed.

前記歩行支援方法においては、更に、
前記ユーザの身体情報を推定するステップを含み、
前記荷重の値を補正するステップは、前記身体情報に基づいて、前記荷重の値を補正してもよい。
In the walking support method,
Estimating the user's physical information,
The step of correcting the value of the load may correct the value of the load based on the physical information.

このような構成により、身体情報に基づいて補正の強度を調整することができるため、ユーザの身体能力に応じた歩行支援を行うことができる。   With such a configuration, the intensity of correction can be adjusted based on physical information, and thus walking support corresponding to the physical ability of the user can be performed.

前記歩行支援方法においては、更に、
前記身体情報を前記ユーザに通知するステップを含んでもよい。
In the walking support method,
The method may include notifying the user of the physical information.

このような構成により、ユーザ自身が日々の身体情報を把握することができ、身体能力の維持及び向上へのモチベーションアップ、又は歩行時の注意力喚起に繋がる。   With such a configuration, the user himself / herself can grasp daily physical information, which leads to motivation to maintain and improve physical ability or to attract attention during walking.

前記歩行支援方法においては、更に、
前記補正された荷重の値に基づいてユーザの移動意図を推定するステップを含み、
前記通知するステップは、前記ユーザの移動意図を前記ユーザに通知してもよい。
In the walking support method,
Estimating a user's intention to move based on the corrected load value,
The notifying step may notify the user of the user's intention to move.

このような構成により、歩行支援の状態をユーザが把握することができる。   With such a configuration, the user can grasp the state of walking support.

以下、本開示の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。また、各図においては、説明を容易なものとするため、各要素を誇張して示している。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. In each drawing, each element is exaggerated for easy explanation.

(実施の形態1)
[全体構成]
図1は、実施の形態1に係る歩行支援ロボット1(以下、「ロボット1」と称する)の外観図を示す。図2は、ロボット1による歩行支援を受けてユーザが歩行している様子を示す。
(Embodiment 1)
[overall structure]
FIG. 1 is an external view of a walking support robot 1 (hereinafter referred to as “robot 1”) according to the first embodiment. FIG. 2 shows a state in which the user is walking with the walking support by the robot 1.

図1及び図2に示すように、ロボット1は、本体部11と、ユーザが把持可能なハンドル部12と、ハンドル部12にかかるハンドル荷重を検知する検知部13と、本体部11を移動させる移動装置14と、荷重傾向データ生成部15と、を備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the robot 1 moves the main body 11, a handle 12 that can be gripped by the user, a detection unit 13 that detects a handle load applied to the handle 12, and the main body 11. A moving device 14 and a load tendency data generation unit 15 are provided.

ハンドル部12は、本体部11の上部に設けられており、歩行中のユーザの両手により把持しやすい形状及び高さ位置に設けられている。   The handle part 12 is provided on the upper part of the main body part 11, and is provided in a shape and a height position that can be easily grasped by both hands of a user who is walking.

検知部13は、ハンドル部12をユーザが把持することにより、ユーザがハンドル部12にかける荷重(ハンドル荷重)を検知する。具体的には、ユーザがハンドル部12を把持して歩行するときに、ユーザはハンドル部12にハンドル荷重をかける。検知部13は、ユーザがハンドル部12にかけるハンドル荷重の向き及び大きさを検知する。   The detection unit 13 detects a load (handle load) applied by the user to the handle unit 12 when the user grips the handle unit 12. Specifically, when the user walks while holding the handle portion 12, the user applies a handle load to the handle portion 12. The detection unit 13 detects the direction and magnitude of the handle load applied to the handle unit 12 by the user.

図3は、検知部13で検知するハンドル荷重の検知方向を示す。図3に示すように、検知部13は、互いに直交する三軸方向にかかる力、及び三軸の軸回りのモーメントをそれぞれ検出可能な六軸力センサである。互いに直交する三軸とは、ロボット1の左右方向に延在するx軸、ロボット1の前後方向に延在するy軸、及びロボット1の高さ方向に延在するz軸である。三軸方向にかかる力とは、x軸方向にかかる力Fx、y軸方向にかかる力Fy、及びz軸方向にかかる力Fzである。実施の形態1では、Fxのうち右方向にかかる力をFxとし、左方向にかかる力をFxとしている。Fyのうち前方向にかかる力をFyとし、後方向にかかる力をFyとしている。Fz方向のうち歩行面に対して鉛直下方向にかかる力をFzとし、歩行面に対して鉛直上方向にかかる力をFzとしている。三軸の軸回りのモーメントとは、x軸の軸回りのモーメントMx、y軸の軸回りのモーメントMy、及びz軸の軸回りのモーメントMzである。 FIG. 3 shows the detection direction of the handle load detected by the detection unit 13. As shown in FIG. 3, the detection unit 13 is a six-axis force sensor capable of detecting forces applied in three axial directions orthogonal to each other and moments around the three axes. The three axes orthogonal to each other are an x-axis extending in the left-right direction of the robot 1, a y-axis extending in the front-rear direction of the robot 1, and a z-axis extending in the height direction of the robot 1. The force applied in the triaxial direction is a force Fx applied in the x-axis direction, a force Fy applied in the y-axis direction, and a force Fz applied in the z-axis direction. In the first embodiment, the force applied to the right direction in the Fx and Fx +, a force applied to the left Fx - is set to. The force applied to front direction in the Fy and Fy +, the force applied to the rear direction Fy - is set to. The force applied to the vertically downward direction to the tread surface of the Fz direction and Fz +, Fz force exerted vertically upward with respect to the tread surface - is set to. The moments around the three axes are the moment Mx around the x-axis, the moment My around the y-axis, and the moment Mz around the z-axis.

移動装置14は、検知部13で検知されたハンドル荷重(力及びモーメント)の大きさ及び向きに基づいて、本体部11を移動させる。実施の形態1では、移動装置14は、以下のような制御を行っている。なお、本明細書においては、Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mzを荷重と称する場合がある。   The moving device 14 moves the main body 11 based on the magnitude and direction of the handle load (force and moment) detected by the detector 13. In the first embodiment, the moving device 14 performs the following control. In this specification, Fx, Fy, Fz, Mx, My, and Mz may be referred to as loads.

<前進動作>
移動装置14は、検知部13でFyの力が検知された場合、本体部11を前方向に移動させる。即ち、検知部13でFyの力が検知された場合、ロボット1は前進動作を行う。ロボット1が前進動作を行っている間、検知部13で検知されるFyの力が大きくなると、移動装置14は、ロボット1の前方向への移動の速度を上げる。一方、ロボット1が前進動作を行っている間、検知部13で検知されるFyの力が小さくなると、移動装置14は、ロボット1の前方向への移動速度を下げる。
<Forward movement>
When the detection unit 13 detects Fy + force, the moving device 14 moves the main body unit 11 in the forward direction. That is, when Fy + force is detected by the detection unit 13, the robot 1 performs forward movement. While the robot 1 is moving forward, if the Fy + force detected by the detector 13 increases, the moving device 14 increases the speed of the robot 1 moving in the forward direction. On the other hand, when the Fy + force detected by the detection unit 13 is reduced while the robot 1 is moving forward, the moving device 14 decreases the moving speed of the robot 1 in the forward direction.

<後退動作>
移動装置14は、検知部13でFyの力が検知された場合、本体部11を後方向に移動させる。即ち、検知部13でFyの力が検知された場合、ロボット1は後退動作を行う。ロボット1が後退動作を行っている間、検知部13で検知されるFyの力が大きくなると、移動装置14は、ロボット1の後方向への移動の速度を上げる。一方、ロボット1が後退動作を行っている間、検知部13で検知されるFyの力が小さくなると、移動装置14は、ロボット1の後方向への移動速度を下げる。
<Backward movement>
When the detection unit 13 detects Fy force, the moving device 14 moves the main body unit 11 in the backward direction. That is, when the detection unit 13 detects Fy force, the robot 1 performs the backward movement. While the robot 1 is moving backward, when the Fy force detected by the detection unit 13 increases, the moving device 14 increases the speed of the backward movement of the robot 1. On the other hand, when the Fy force detected by the detection unit 13 is reduced while the robot 1 is moving backward, the moving device 14 decreases the moving speed of the robot 1 in the backward direction.

<右旋回動作>
移動装置14は、検知部13でFyの力とMzのモーメントとが検知された場合、本体部11を右方向に旋回移動させる。即ち、検知部13でFyの力とMzのモーメントが検知された場合、ロボット1は右旋回動作を行う。ロボット1が右旋回動作を行っている間、検知部13で検知されるMzのモーメントが大きくなると、ロボット1の旋回半径が小さくなる。また、ロボット1が右旋回動作を行っている間、検知部13で検知されるFyの力が大きくなると、旋回速度が大きくなる。
<Right turn motion>
When the detecting unit 13 detects the force of Fy + and the moment of Mz + , the moving device 14 turns the main body unit 11 in the right direction. That is, when the detection unit 13 detects a force of Fy + and a moment of Mz + , the robot 1 performs a right turn operation. While the robot 1 is performing the right turn operation, the turning radius of the robot 1 is reduced when the moment of Mz + detected by the detection unit 13 is increased. Moreover, when the force of Fy + detected by the detection unit 13 is increased while the robot 1 is performing a right turn operation, the turn speed is increased.

<左旋回動作>
移動装置14は、検知部13でFyの力とMzのモーメントとが検知された場合、本体部11を左方向に旋回移動させる。即ち、検知部13でFyの力とMzのモーメントが検知された場合、ロボット1は左旋回動作を行う。ロボット1が左旋回動作を行っている間、検知部13で検知されるMzのモーメントが大きくなると、ロボット1の旋回半径が小さくなる。また、ロボット1が左旋回動作を行っている間、検知部13で検知されるFyの力が大きくなると、旋回速度が大きくなる。
<Left turn motion>
When the detection unit 13 detects the force of Fy + and the moment of Mz , the moving device 14 turns the main body unit 11 in the left direction. That is, when Fy + force and Mz moment are detected by the detection unit 13, the robot 1 performs a left turn operation. While the robot 1 is performing the left turning motion, when the Mz moment detected by the detection unit 13 is increased, the turning radius of the robot 1 is decreased. Further, when the force of Fy + detected by the detection unit 13 is increased while the robot 1 is performing the left turning operation, the turning speed is increased.

なお、移動装置14の制御は、上述した例に限定されない。移動装置14は、例えば、Fy及びFzの力に基づいて、ロボット1の前進動作及び後退動作を制御してもよい。また、移動装置14は、例えば、Mx又はMyのモーメントに基づいて、ロボット1の旋回動作を制御してもよい。   Note that the control of the moving device 14 is not limited to the above-described example. For example, the moving device 14 may control the forward movement and the backward movement of the robot 1 based on the forces of Fy and Fz. Further, the moving device 14 may control the turning operation of the robot 1 based on, for example, the moment of Mx or My.

なお、実施の形態1では、検知部13は、六軸力センサである例を説明したが、これに限定されない。検知部13は、例えば、三軸センサ、又は歪みセンサ等を用いてもよい。   In the first embodiment, the example in which the detection unit 13 is a six-axis force sensor has been described. However, the present invention is not limited to this. The detection unit 13 may use, for example, a triaxial sensor or a strain sensor.

移動装置14は、本体部11の下部に設けられた回転体である車輪16と、車輪16を駆動制御する駆動部17と、を備える。   The moving device 14 includes a wheel 16 that is a rotating body provided at a lower portion of the main body 11 and a drive unit 17 that drives and controls the wheel 16.

車輪16は、本体部11を自立させた状態で支持し、駆動部17により回転駆動されることにより、自立させた姿勢を保った状態で、例えば、本体部11を図2に示す矢印の方向(前方向または後方向)に移動させる。なお、実施の形態1において、移動装置14が2つの車輪16を用いた移動機構を備える場合を例としたが、車輪以外の回転体(走行ベルト、ローラなど)が用いられるような場合であってもよい。   The wheel 16 supports the main body part 11 in a self-supporting state and is driven to rotate by the driving part 17 so that the main body part 11 is maintained in a self-supporting posture, for example, the direction of the arrow shown in FIG. Move forward (forward or backward). In the first embodiment, the case where the moving device 14 includes a moving mechanism using two wheels 16 has been described as an example. However, this is the case where a rotating body (travel belt, roller, etc.) other than wheels is used. May be.

駆動部17は、荷重補正部18と、ユーザ移動意図推定部19と、駆動力算出部20と、アクチュエータ制御部21と、アクチュエータ22と、を備える。   The drive unit 17 includes a load correction unit 18, a user movement intention estimation unit 19, a driving force calculation unit 20, an actuator control unit 21, and an actuator 22.

荷重補正部18は、ユーザの荷重傾向に基づいて、検知部13で検知されたハンドル荷重を補正する。具体的には、荷重補正部18は、荷重傾向データ生成部15で生成された荷重傾向データに基づいて、検知部13で検知されたハンドル荷重の値を補正する。実施の形態1では、ユーザの歩行時の過去のハンドル荷重データから揺らぎ周波数を算出し、検知部13で検知されたハンドル荷重から揺らぎ周波数をフィルタリングすることによって、ハンドル荷重の補正を行う。また、荷重補正部18は、ロボット1の使用場所、使用時間、及びユーザの体調などに基づいて、ハンドル荷重の値を補正してもよい。   The load correction unit 18 corrects the handle load detected by the detection unit 13 based on the load tendency of the user. Specifically, the load correction unit 18 corrects the value of the handle load detected by the detection unit 13 based on the load tendency data generated by the load trend data generation unit 15. In the first embodiment, the fluctuation of the steering wheel load is corrected by calculating the fluctuation frequency from the past steering wheel load data when the user walks, and filtering the fluctuation frequency from the steering wheel load detected by the detection unit 13. Further, the load correction unit 18 may correct the value of the handle load based on the use place, use time, and physical condition of the user of the robot 1.

ユーザ移動意図推定部19は、荷重補正部18で補正されたハンドル荷重(以下、「補正ハンドル荷重」と称する)に基づいてユーザの移動意図を推定する。ユーザの移動意図とは、移動方向及び移動速度を含む。実施の形態1において、ユーザ移動意図推定部19は、各移動方向における補正ハンドル荷重の値から、ユーザの移動意図を推定する。例えば、検知部13で検知されるFyの力が所定の第1閾値以上の値であり、Myの力が所定の第2閾値未満の値である場合、ユーザ移動意図推定部19は、ユーザの移動意図が直進動作であると推定してもよい。また、ユーザ移動意図推定部19は、Fz方向における補正ハンドル荷重の値に基づいて、移動速度を推定してもよい。一方、検知部13で検知されるFyの力が所定の第3閾値以上の値であり、Myの力が所定の第2閾値以上の値である場合、ユーザ移動意図推定部19は、ユーザの移動意図が右旋回動作であると推定してもよい。また、ユーザ移動意図推定部19は、Fz方向における補正ハンドル荷重の値に基づいて旋回速度を推定し、My方向における補正ハンドル荷重の値に基づいて旋回半径を推定してもよい。 The user movement intention estimation unit 19 estimates the user's movement intention based on the handle load corrected by the load correction unit 18 (hereinafter referred to as “corrected handle load”). The user's intention to move includes a moving direction and a moving speed. In the first embodiment, the user movement intention estimation unit 19 estimates the user's movement intention from the value of the corrected handle load in each movement direction. For example, when the force of Fy + detected by the detection unit 13 is a value equal to or greater than a predetermined first threshold and the force of My + is a value less than the predetermined second threshold, the user movement intention estimation unit 19 It may be estimated that the user's intention to move is a straight-ahead operation. Further, the user movement intention estimation unit 19 may estimate the movement speed based on the value of the corrected handle load in the Fz direction. On the other hand, when the force of Fy + detected by the detection unit 13 is a value equal to or greater than a predetermined third threshold and the force of My + is equal to or greater than a predetermined second threshold, the user movement intention estimation unit 19 It may be estimated that the user's intention to move is a right turn operation. In addition, the user movement intention estimation unit 19 may estimate the turning speed based on the value of the corrected handle load in the Fz direction, and may estimate the turning radius based on the value of the corrected handle load in the My direction.

駆動力算出部20は、荷重補正部18で補正されたハンドル荷重の情報に基づいて、駆動力を算出する。具体的には、駆動力算出部20は、補正ハンドル荷重の情報から推定されたユーザの移動意図、即ちユーザの移動方向及び移動速度に基づいて、駆動力を算出する。例えば、ユーザの移動意図が前進動作又は後退動作である場合、2つの車輪16の回転量が均等になるように駆動力を算出する。ユーザの移動意図が右旋回動作である場合、2つの車輪16のうち右側の車輪16の回転量を左側の車輪16の回転量よりも大きくなるように駆動力を算出する。また、ユーザの移動速度に応じて、駆動力の大きさを算出する。   The driving force calculation unit 20 calculates the driving force based on the handle load information corrected by the load correction unit 18. Specifically, the driving force calculation unit 20 calculates the driving force based on the user's movement intention estimated from the corrected handle load information, that is, the user's moving direction and moving speed. For example, when the user's intention to move is forward movement or backward movement, the driving force is calculated so that the rotation amounts of the two wheels 16 are equal. When the user's intention to move is a right turn operation, the driving force is calculated so that the rotation amount of the right wheel 16 of the two wheels 16 is larger than the rotation amount of the left wheel 16. Further, the magnitude of the driving force is calculated according to the moving speed of the user.

アクチュエータ制御部21は、駆動力算出部20で算出された駆動力の情報に基づいて、アクチュエータ22の駆動制御を行う。また、アクチュエータ制御部21は、アクチュエータ22から車輪16の回転量の情報を取得し、駆動力算出部20及びユーザ荷重傾向抽出部23に車輪16の回転量の情報を送信することができる。   The actuator control unit 21 performs drive control of the actuator 22 based on the driving force information calculated by the driving force calculation unit 20. Further, the actuator control unit 21 can acquire information on the rotation amount of the wheel 16 from the actuator 22, and can transmit information on the rotation amount of the wheel 16 to the driving force calculation unit 20 and the user load tendency extraction unit 23.

アクチュエータ22は、例えば、車輪16を回転駆動させるモータ等である。アクチュエータ22は、歯車機構又はプーリー機構等を介して車輪16と接続されている。アクチュエータ22は、アクチュエータ制御部21によって駆動制御されることによって、車輪16を回転駆動している。   The actuator 22 is, for example, a motor that drives the wheels 16 to rotate. The actuator 22 is connected to the wheel 16 via a gear mechanism or a pulley mechanism. The actuator 22 is driven and controlled by the actuator control unit 21 to rotationally drive the wheel 16.

荷重傾向データ生成部15は、過去に検知したハンドル荷重の情報に基づいて、ユーザの荷重傾向データを生成する。荷重傾向データとは、所定の動作におけるユーザのハンドル荷重の傾向を示すデータである。所定の動作とは、例えば、直進動作、後退動作、及び旋回動作等を意味する。例えば、腰の曲がったユーザは、ハンドル部12を把持した場合、ロボット1に寄りかかってしまうため、ロボット1が移動する道の歩行面に対して鉛直下方向へのハンドル荷重、即ちFzの力が大きくなる傾向がある。また、左右に揺れて歩行するユーザは、ハンドル部12を把持した場合、前進動作を行っているにも関わらず、左右方向へのハンドル荷重、即ちMyのモーメントが大きくなる傾向がある。このように、荷重傾向データ生成部15では、所定の動作毎のユーザの荷重傾向を過去の荷重データから生成している。 The load tendency data generation unit 15 generates user load tendency data based on information on handle loads detected in the past. The load tendency data is data indicating the tendency of the user's handle load in a predetermined operation. The predetermined movement means, for example, a straight movement, a backward movement, and a turning movement. For example, a user with a bent waist leans on the robot 1 when holding the handle portion 12, and therefore the handle load in the vertically downward direction relative to the walking surface of the road on which the robot 1 moves, that is, Fz + There is a tendency to increase power. In addition, when the user who walks while swinging left and right grips the handle portion 12, the handle load in the left-right direction, that is, the moment of My, tends to increase despite the forward movement. As described above, the load tendency data generation unit 15 generates the load tendency of the user for each predetermined operation from the past load data.

[歩行支援ロボットの制御構成]
このような構成を有する歩行支援ロボット1において、ユーザの歩行支援をするための制御構成について説明する。図4は、ロボット1における主要な制御構成を示す制御ブロック図である。また、図4の制御ブロック図では、それぞれの制御構成と取り扱われる情報との関係についても示している。
[Control configuration of walking support robot]
In the walking support robot 1 having such a configuration, a control configuration for supporting the user's walking will be described. FIG. 4 is a control block diagram showing a main control configuration in the robot 1. The control block diagram of FIG. 4 also shows the relationship between each control configuration and information to be handled.

図4に示すように、検知部13は、ハンドル部12にかかるハンドル荷重を検知する。検知部13で検知されたハンドル荷重の情報は、荷重補正部18に送信される。荷重補正部18は、荷重傾向データ生成部15で生成された荷重傾向データに基づいて、検知部13で検知されたハンドル荷重の値を補正する。補正されたハンドル荷重(補正ハンドル荷重)の情報は、ユーザ移動意図推定部19に送信される。ユーザ移動意図推定部19は、補正ハンドル荷重の情報に基づいて、ユーザの移動意図(移動方向及び移動速度)を推定する。推定されたユーザの移動意図の情報は、駆動力算出部20に送信される。駆動力算出部20は、推定されたユーザの移動意図の情報に基づいて、駆動力を算出する。算出された駆動力の情報は、アクチュエータ制御部21に送信される。アクチュエータ制御部21は、駆動力算出部20で算出された駆動力の情報に基づいてアクチュエータ22の駆動制御を行う。アクチュエータ22は、アクチュエータ制御部21に駆動制御されることによって、車輪16を回転駆動し、本体部11を移動させる。   As shown in FIG. 4, the detection unit 13 detects a handle load applied to the handle unit 12. Information on the handle load detected by the detection unit 13 is transmitted to the load correction unit 18. The load correction unit 18 corrects the value of the handle load detected by the detection unit 13 based on the load trend data generated by the load trend data generation unit 15. Information on the corrected handle load (corrected handle load) is transmitted to the user movement intention estimation unit 19. The user movement intention estimation unit 19 estimates the user's movement intention (movement direction and movement speed) based on the information on the corrected handle load. Information on the estimated movement intention of the user is transmitted to the driving force calculation unit 20. The driving force calculation unit 20 calculates the driving force based on the estimated information on the movement intention of the user. Information on the calculated driving force is transmitted to the actuator control unit 21. The actuator control unit 21 performs drive control of the actuator 22 based on the driving force information calculated by the driving force calculation unit 20. The actuator 22 is driven and controlled by the actuator control unit 21 to rotationally drive the wheel 16 and move the main body 11.

また、図4に示すように、検知部13で検知されたハンドル荷重の情報は、荷重傾向データ生成部15にも送信される。検知部13で検知されたハンドル荷重の情報は、荷重傾向データを生成及び更新するためにも使用される。   Further, as shown in FIG. 4, the handle load information detected by the detection unit 13 is also transmitted to the load tendency data generation unit 15. The handle load information detected by the detection unit 13 is also used to generate and update load tendency data.

ロボット1の歩行支援の詳細な制御について、図5を用いて説明する。図5は、ロボット1の歩行支援の詳細な制御構成を示す制御ブロック図である。   Detailed control of walking support of the robot 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a control block diagram illustrating a detailed control configuration of the walking support of the robot 1.

図5に示すように、荷重傾向データ生成部15は、ユーザの移動方向に対応するユーザの荷重傾向を抽出するユーザ荷重傾向抽出部23と、ユーザの荷重傾向データを記憶した荷重傾向マップ24と、を備える。   As shown in FIG. 5, the load trend data generation unit 15 includes a user load trend extraction unit 23 that extracts a user load trend corresponding to the user's moving direction, and a load trend map 24 that stores the user load trend data. .

ユーザ荷重傾向抽出部23は、ユーザの移動方向に対応するユーザの荷重傾向を抽出する。具体的には、ユーザ荷重傾向抽出部23は、ユーザの移動方向に対応するユーザの荷重傾向データを荷重傾向マップ24から抽出する。例えば、ユーザが直進動作(前方向前進)をしている場合、ユーザ荷重傾向抽出部23は、荷重傾向マップ24から直進動作に対応するユーザの荷重傾向を抽出する。ユーザ荷重傾向抽出部23は、荷重傾向マップ24から抽出した荷重傾向データを荷重補正部18に送信する。   The user load tendency extracting unit 23 extracts a user load tendency corresponding to the moving direction of the user. Specifically, the user load tendency extracting unit 23 extracts the user load tendency data corresponding to the moving direction of the user from the load tendency map 24. For example, when the user is moving straight ahead (forward forward), the user load tendency extraction unit 23 extracts the load tendency of the user corresponding to the straight movement from the load tendency map 24. The user load trend extraction unit 23 transmits the load trend data extracted from the load trend map 24 to the load correction unit 18.

また、ユーザ荷重傾向抽出部23は、検知部13で検知されたハンドル荷重の情報とアクチュエータ制御部21で取得された車輪16の回転量の情報とに基づいて、ユーザの荷重傾向データを生成する。生成された荷重傾向データは、荷重傾向マップ24に送信される。これにより、荷重傾向マップ24の荷重傾向データが更新される。   Further, the user load tendency extraction unit 23 generates user load tendency data based on the handle load information detected by the detection unit 13 and the rotation amount information of the wheels 16 acquired by the actuator control unit 21. . The generated load trend data is transmitted to the load trend map 24. Thereby, the load tendency data of the load tendency map 24 is updated.

荷重傾向マップ24は、ユーザのそれぞれの移動方向におけるユーザの荷重傾向データを記憶しているデータベースである。荷重傾向マップ24は、移動方向毎のユーザの荷重傾向データを記憶している。図6は、荷重傾向マップ24を示す。図6に示すように、実施の形態1では、荷重傾向マップ24は、ユーザの荷重傾向データとして、歩行時の移動方向の揺らぎ周波数及び歩行時の重心の偏り方向の揺らぎ周波数を記憶している。また、荷重傾向マップ24は、過去に算出した揺らぎ周波数のデータを記憶していてもよい。   The load tendency map 24 is a database that stores user load tendency data in each of the movement directions of the user. The load tendency map 24 stores user load tendency data for each movement direction. FIG. 6 shows a load trend map 24. As shown in FIG. 6, in the first embodiment, the load tendency map 24 stores the fluctuation frequency in the moving direction during walking and the fluctuation frequency in the bias direction of the center of gravity during walking as the user's load tendency data. . Further, the load tendency map 24 may store data of fluctuation frequencies calculated in the past.

図6には図示していないが、荷重傾向マップ24は、ロボット1の使用場所、使用時間、及びユーザの体調などのデータを記憶していてもよい。これらのデータは、荷重補正部18で、ハンドル荷重の補正を行う際に使用されてもよい。   Although not shown in FIG. 6, the load tendency map 24 may store data such as the usage location, usage time, and physical condition of the user of the robot 1. These data may be used when the load correction unit 18 corrects the handle load.

[荷重傾向データの生成]
荷重傾向データの生成について、図7を用いて説明する。図7は、荷重傾向データの生成処理の例示的なフローチャートを示す。
[Generation of load trend data]
The generation of load tendency data will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows an exemplary flowchart of a load trend data generation process.

図7に示すように、ステップST1において、検知部13によりハンドル荷重を検知したか否かを判定する。ステップST1では、ユーザがハンドル部12を把持しているか否かを判定している。検知部13でハンドル荷重を検知した場合、ステップST2へ進む。検知部13でハンドル荷重を検知しない場合、ステップST1を繰り返す。   As shown in FIG. 7, in step ST <b> 1, it is determined whether the handle load is detected by the detection unit 13. In step ST1, it is determined whether or not the user is holding the handle portion 12. When the handle load is detected by the detection unit 13, the process proceeds to step ST2. When the detection unit 13 does not detect the handle load, step ST1 is repeated.

ステップST2において、ユーザ荷重傾向抽出部23は、車輪16の回転量の情報に基づいてユーザの移動方向を推定する。具体的には、ステップST1でハンドル荷重の変化が検知されると、アクチュエータ制御部21が車輪16の回転量の情報を取得する。アクチュエータ制御部21で取得された回転量の情報は、ユーザ荷重傾向抽出部23に送信される。ユーザ荷重傾向抽出部23は、車輪16の回転量の情報、即ち車輪の回転方向及び回転数に基づいて、ユーザの移動方向を推定する。実施の形態1では、ユーザ荷重傾向抽出部23は、左右に配置される2つの車輪16の回転量に基づいて、ユーザの移動方向を推定する。例えば、ユーザ荷重傾向抽出部23は、右側の車輪16の回転量が左側の車輪16の回転量よりも多い場合、ユーザが左方向に旋回していると推定してもよい。また、ユーザ荷重傾向抽出部23は、左右の車輪16の回転数が同じであり、前方向に回転している場合、ロボット1が直進動作を行っていると推定してもよい。   In step ST <b> 2, the user load tendency extraction unit 23 estimates the moving direction of the user based on the information on the rotation amount of the wheel 16. Specifically, when a change in the handle load is detected in step ST1, the actuator control unit 21 acquires information on the rotation amount of the wheel 16. Information on the rotation amount acquired by the actuator control unit 21 is transmitted to the user load tendency extraction unit 23. The user load tendency extracting unit 23 estimates the moving direction of the user based on the information on the rotation amount of the wheel 16, that is, the rotation direction and the rotation number of the wheel. In the first embodiment, the user load tendency extracting unit 23 estimates the moving direction of the user based on the rotation amounts of the two wheels 16 arranged on the left and right. For example, when the rotation amount of the right wheel 16 is larger than the rotation amount of the left wheel 16, the user load tendency extraction unit 23 may estimate that the user is turning leftward. Further, the user load tendency extraction unit 23 may estimate that the robot 1 is performing a straight traveling operation when the rotation speeds of the left and right wheels 16 are the same and are rotating in the forward direction.

ステップST3において、ユーザ荷重傾向抽出部23は、推定したユーザの移動方向におけるハンドル荷重の波形情報を取得する。ユーザの移動方向におけるハンドル荷重の波形情報とは、特に限定されないが、例えば、ユーザの移動方向がFy方向である場合、Fz方向のハンドル荷重の波形情報又はMy方向のモーメントの波形情報などであってもよい。 In step ST3, the user load tendency extraction unit 23 acquires the handle load waveform information in the estimated user movement direction. The handle load waveform information in the user movement direction is not particularly limited. For example, when the user movement direction is the Fy + direction, the handle load waveform information in the Fz direction or the moment waveform information in the My direction is used. There may be.

ステップST4において、ユーザ荷重傾向抽出部23は、取得したハンドル荷重の波形情報と、過去のハンドル荷重の波形情報とを合算する。例えば、過去の波形情報は、荷重傾向マップ24に記憶されている。ユーザ荷重傾向抽出部23は、荷重傾向マップ24から過去の波形情報を読み出し、取得した現在の波形情報を過去の波形情報に加算する。図8は、ハンドル荷重の入力波形情報の一例を示す。図8に示すように、これまでに検知したハンドル荷重の波形情報が、荷重傾向マップ24に格納される。   In step ST4, the user load tendency extraction unit 23 adds the acquired handle load waveform information and the past handle load waveform information. For example, past waveform information is stored in the load tendency map 24. The user load trend extraction unit 23 reads past waveform information from the load trend map 24 and adds the acquired current waveform information to the past waveform information. FIG. 8 shows an example of input waveform information of the handle load. As shown in FIG. 8, the waveform information of the handle load detected so far is stored in the load tendency map 24.

ステップST5において、ユーザ荷重傾向抽出部23は、合算した波形情報に基づいて揺らぎ周波数を算出する。具体的には、ユーザ荷重傾向抽出部23は、推定したユーザの移動方向におけるハンドル荷重の周波数解析を行うことにより、揺らぎ周波数を算出する。   In step ST5, the user load tendency extraction unit 23 calculates a fluctuation frequency based on the combined waveform information. Specifically, the user load tendency extracting unit 23 calculates a fluctuation frequency by performing a frequency analysis of the handle load in the estimated moving direction of the user.

一例として、身体能力の低いユーザの直進動作時における揺らぎ周波数の算出について説明する。図9Aは、ユーザの直進動作時のFz方向における荷重データの波形情報の一例を示す。図9Bは、図9Aに示すFz方向における荷重データの周波数成分を示す。図10Aは、ユーザの直進動作時のMy方向における荷重データの波形情報の一例を示す。図10Bは、図10Aに示すMy方向における荷重データの周波数成分を示す。なお、図9Aは3歩分の荷重データの波形であるが、実際は10数歩分の荷重データの波形に対し周波数解析するものである。   As an example, calculation of the fluctuation frequency during a straight-ahead operation of a user with low physical ability will be described. FIG. 9A shows an example of waveform information of load data in the Fz direction when the user is moving straight ahead. FIG. 9B shows frequency components of the load data in the Fz direction shown in FIG. 9A. FIG. 10A shows an example of waveform information of load data in the My direction when the user is moving straight ahead. FIG. 10B shows frequency components of load data in the My direction shown in FIG. 10A. Although FIG. 9A shows the waveform of the load data for three steps, the frequency analysis is actually performed on the waveform of the load data for ten or more steps.

身体能力の低いユーザは、左右に揺れながら歩行するため、一定の速度で直進動作を行っていてもハンドル荷重が安定しない。そのため、図9Aに示すように、ロボット1の高さ方向、即ちFz方向における荷重データの波形情報に揺らぎが生じる。揺らぎとは、波形情報が変動して安定していない成分を意味し、具体的には、荷重データの平均値からの変動を意味する。   Since the user with low physical ability walks while swinging from side to side, the steering wheel load is not stable even if the user moves straight at a constant speed. Therefore, as shown in FIG. 9A, fluctuations occur in the waveform information of the load data in the height direction of the robot 1, that is, in the Fz direction. Fluctuation means a component that waveform information fluctuates and is not stable, and specifically means fluctuation from an average value of load data.

この場合、ユーザは前方向直進を意図しているにもかかわらず、ロボット1が左右方向に移動するため、ユーザは細かく進行方向を左右に調整しながら歩行することになる。実施の形態1では、ユーザ荷重傾向抽出部23は、左右に揺れながら歩行するユーザであると推定し、ハンドル荷重を補正するために、荷重の揺らぎ成分を荷重傾向データとして使用する。以下、ユーザ荷重傾向抽出部23の処理の例について説明する。   In this case, although the user intends to go straight forward, the robot 1 moves in the left-right direction, so the user walks while finely adjusting the direction of travel to the left and right. In the first embodiment, the user load tendency extraction unit 23 estimates that the user is walking while swinging left and right, and uses the fluctuation component of the load as load tendency data in order to correct the handle load. Hereinafter, an example of processing of the user load tendency extraction unit 23 will be described.

ユーザ荷重傾向抽出部23は、図9Aに示すFz方向における荷重データの波形情報に対して周波数解析を行い、図9Bに示すような荷重データの周波数成分を算出する。これにより、ユーザ荷重傾向抽出部23は、ユーザの直進動作時において、図9Bに示すように、Fz方向に2Hzの揺らぎ周波数があることを特定することができる。   The user load tendency extraction unit 23 performs frequency analysis on the waveform information of the load data in the Fz direction shown in FIG. 9A, and calculates the frequency component of the load data as shown in FIG. 9B. Thereby, the user load tendency extraction unit 23 can specify that there is a fluctuation frequency of 2 Hz in the Fz direction as shown in FIG.

また、図10Aに示すように、身体能力の低いユーザのMy方向における荷重データの波形情報にも揺らぎが生じる。ユーザ荷重傾向抽出部23は、図10Aに示すMy方向における荷重データに対して周波数解析を行い、図10Bに示すような荷重データの周波数成分を算出する。これにより、ユーザ荷重傾向抽出部23は、ユーザの直進動作時において、図10Bに示すように、My方向に2Hzの揺らぎ周波数があることを特定することができる。   Further, as shown in FIG. 10A, fluctuations also occur in the waveform information of the load data in the My direction of the user with low physical ability. The user load tendency extraction unit 23 performs frequency analysis on the load data in the My direction shown in FIG. 10A, and calculates the frequency component of the load data as shown in FIG. 10B. Thereby, the user load tendency extraction unit 23 can specify that there is a fluctuation frequency of 2 Hz in the My direction as shown in FIG.

別の例として、身体能力の低いユーザの右方向旋回時における揺らぎ周波数の算出について説明する。図11Aは、ユーザの右方向旋回時のFz方向における荷重データの波形情報の一例を示す。図11Bは、図11Aに示すFz方向における荷重データの周波数成分を示す。   As another example, calculation of the fluctuation frequency when the user with low physical ability turns rightward will be described. FIG. 11A shows an example of waveform information of load data in the Fz direction when the user turns right. FIG. 11B shows frequency components of the load data in the Fz direction shown in FIG. 11A.

図11Aに示すように、身体能力の低いユーザが右方向に旋回しているときにおいても、Fz方向における荷重データの波形情報に揺らぎが生じる。ユーザ荷重傾向抽出部23は、図11Aに示すFz方向における荷重データに対して周波数解析を行い、図11Bに示すような荷重データの周波数成分を算出する。ユーザ荷重傾向抽出部23は、ユーザの右方向旋回時において、図11Bに示すように、Fz方向に6Hzの揺らぎ周波数があることを特定することができる。   As shown in FIG. 11A, even when a user with low physical ability is turning in the right direction, the waveform information of the load data in the Fz direction fluctuates. The user load tendency extraction unit 23 performs frequency analysis on the load data in the Fz direction shown in FIG. 11A and calculates the frequency component of the load data as shown in FIG. 11B. The user load tendency extracting unit 23 can specify that there is a fluctuation frequency of 6 Hz in the Fz direction as shown in FIG. 11B when the user turns rightward.

このように、ステップST5において、ユーザ荷重傾向抽出部23は、推定したユーザの移動方向における合算したハンドル荷重の波形情報から揺らぎ周波数を算出する。   As described above, in step ST5, the user load tendency extracting unit 23 calculates the fluctuation frequency from the waveform information of the handle load added in the estimated moving direction of the user.

図7に戻って、ステップST6において、ユーザ荷重傾向抽出部23は、ステップST5で算出した揺らぎ周波数を荷重傾向データとして設定する。具体的には、ユーザ荷重傾向抽出部23は、荷重傾向マップ24のユーザの荷重傾向データをステップST5で算出した揺らぎ周波数に更新する。   Returning to FIG. 7, in step ST6, the user load tendency extraction unit 23 sets the fluctuation frequency calculated in step ST5 as load tendency data. Specifically, the user load tendency extracting unit 23 updates the user's load tendency data in the load tendency map 24 to the fluctuation frequency calculated in step ST5.

このように、実施の形態1では、ステップST1〜ST6の処理を行うことによって、ユーザのハンドル荷重の揺らぎ周波数を算出し、揺らぎ周波数を荷重傾向データとして使用することができる。また、実施の形態1では、移動動作毎に荷重傾向データの生成を行うことができる。   Thus, in the first embodiment, by performing the processing of steps ST1 to ST6, the fluctuation frequency of the user's handle load can be calculated, and the fluctuation frequency can be used as the load tendency data. In the first embodiment, load tendency data can be generated for each moving operation.

なお、ステップST4及びST5において、取得したハンドル荷重の波形情報と、過去のハンドル荷重の波形情報とを合算した波形情報に基づいて算出された揺らぎ周波数を荷重傾向データとして設定する例について説明したが、これに限定されない。過去の波形情報に基づいて算出された揺らぎ周波数に、取得したハンドル荷重の波形情報に基づいて算出された揺らぎ周波数を加算した後、平均計算を行い、算出された揺らぎ周波数の平均値を荷重傾向データとして使用してもよい。また、取得したハンドル荷重の波形情報から算出した揺らぎ周波数と、過去の揺らぎ周波数と、に基づいて揺らぎ周波数の中央値又は最頻値を算出し、揺らぎ周波数の中央値又は最頻値を荷重傾向データとして使用してもよい。また、揺らぎ周波数の平均値、中央値、及び最頻値を組み合わせて、荷重傾向データとして使用してもよい。あるいは、直近で算出した揺らぎ周波数を荷重傾向データとして使用してもよい。上述した荷重傾向データは、状況や目的に応じて使い分けてもよい。例えば、荷重傾向マップ24に記憶されている過去の揺らぎ周波数のデータが少ないユーザに対しては、直近で算出した揺らぎ周波数を荷重傾向データとして使用してもよい。反対に、荷重傾向マップ24に記憶されている過去の揺らぎ周波数のデータが多いユーザに対しては、揺らぎ周波数の平均値、中央値、又は最頻値を荷重傾向データとして使用してもよい。   In step ST4 and ST5, the example in which the fluctuation frequency calculated based on the waveform information obtained by adding the acquired handle load waveform information and the past handle load waveform information is set as the load tendency data has been described. However, the present invention is not limited to this. After adding the fluctuation frequency calculated based on the acquired handle load waveform information to the fluctuation frequency calculated based on the past waveform information, average calculation is performed, and the average value of the calculated fluctuation frequency is applied to the load trend. It may be used as data. In addition, the median or mode of the fluctuation frequency is calculated based on the fluctuation frequency calculated from the acquired handle load waveform information and the past fluctuation frequency, and the median or mode of the fluctuation frequency is loaded. It may be used as data. Further, the average value, the median value, and the mode value of the fluctuation frequency may be combined and used as the load tendency data. Alternatively, the most recently calculated fluctuation frequency may be used as the load tendency data. The above-described load tendency data may be properly used depending on the situation and purpose. For example, for a user with a small amount of past fluctuation frequency data stored in the load tendency map 24, the latest fluctuation frequency calculated may be used as the load tendency data. On the other hand, for users with a large amount of past fluctuation frequency data stored in the load tendency map 24, the average value, median value, or mode value of the fluctuation frequency may be used as the load tendency data.

[ユーザの移動意図の推定]
ユーザの移動意図の推定について、図12を用いて説明する。図12は、ユーザの移動意図の推定処理の例示的なフローチャートを示す。
[Estimation of user's intention to move]
The estimation of the user's intention to move will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows an exemplary flowchart of a process for estimating a user's movement intention.

図12に示すように、ステップST11において、荷重補正部18が、検知部13で検知されたハンドル荷重の情報を取得する。   As shown in FIG. 12, in step ST <b> 11, the load correction unit 18 acquires information on the handle load detected by the detection unit 13.

ステップST12において、ユーザ荷重傾向抽出部23が、荷重傾向マップ24から荷重傾向データを取得する。具体的には、ユーザ荷重傾向抽出部23が、ユーザの現在の移動方向の対象となる揺らぎ周波数を荷重傾向マップ24から取得する。ユーザ荷重傾向抽出部23は、揺らぎ周波数の情報を荷重傾向データとして荷重補正部18へ送信する。なお、ユーザの現在の移動方向は、アクチュエータ制御部21から車輪16の回転量の情報を取得することによって推定することができる。   In step ST <b> 12, the user load trend extraction unit 23 acquires load trend data from the load trend map 24. Specifically, the user load tendency extraction unit 23 acquires the fluctuation frequency that is the target of the current movement direction of the user from the load tendency map 24. The user load tendency extraction unit 23 transmits the fluctuation frequency information to the load correction unit 18 as load tendency data. Note that the current movement direction of the user can be estimated by obtaining information on the rotation amount of the wheel 16 from the actuator control unit 21.

ステップST13において、荷重補正部18は、ステップST11で取得したハンドル荷重から、ステップST12で取得した揺らぎ周波数成分をフィルタリングする。これにより、荷重補正部18は、検知部13で検知したハンドル荷重の値を補正する。荷重補正部18で得られた補正ハンドル荷重の情報は、ユーザ移動意図推定部19に送信される。   In step ST13, the load correction unit 18 filters the fluctuation frequency component acquired in step ST12 from the handle load acquired in step ST11. As a result, the load correction unit 18 corrects the value of the handle load detected by the detection unit 13. Information on the corrected handle load obtained by the load correction unit 18 is transmitted to the user movement intention estimation unit 19.

また、荷重補正部18は、ロボット1の使用場所、使用時間、及びユーザの体調に基づいて、ハンドル荷重の値を補正してもよい。この場合、ユーザ荷重傾向抽出部23が、荷重傾向マップ24からロボット1の使用場所、使用時間、及びユーザの体調に関するデータを抽出し、これらのデータを荷重補正部18へ送信する。例えば、荷重補正部18は、ロボット1を廊下で使用する場合やユーザの体調が良い場合のハンドル荷重に比べて、ロボット1をリビングで使用する場合やユーザの体調が悪い場合のハンドル荷重を小さくなるようにハンドル荷重の補正を行ってもよい。   Moreover, the load correction | amendment part 18 may correct | amend the value of a handle | steering-wheel load based on the use place of the robot 1, use time, and a user's physical condition. In this case, the user load tendency extracting unit 23 extracts data on the usage place, use time, and user's physical condition of the robot 1 from the load tendency map 24, and transmits these data to the load correcting unit 18. For example, the load correction unit 18 reduces the handle load when the robot 1 is used in a living room or when the user is in poor health, compared to the handle load when the robot 1 is used in a hallway or when the user is in good health. The handle load may be corrected so that

ステップST14において、ユーザ移動意図推定部19は、ステップST13で取得した補正ハンドル荷重に基づいて、ユーザの移動意図を推定する。具体的には、ユーザ移動意図推定部19は、補正ハンドル荷重のFx、Fy、Fz、Mx、My、Mz方向の力の大きさに基づいて、ユーザの移動方向及び移動速度を推定する。   In step ST14, the user movement intention estimation unit 19 estimates the user's movement intention based on the corrected handle load acquired in step ST13. Specifically, the user movement intention estimation unit 19 estimates the movement direction and movement speed of the user based on the magnitudes of forces in the Fx, Fy, Fz, Mx, My, and Mz directions of the corrected handle load.

このように、実施の形態1では、ステップST11〜ST14の処理を行うことによって、ユーザのハンドル荷重の波形情報から揺らぎ周波数成分をフィルタリングし、得られた補正ハンドル荷重の情報に基づいてユーザの移動意図を推定している。   As described above, in the first embodiment, by performing the processing of steps ST11 to ST14, the fluctuation frequency component is filtered from the waveform information of the user's handle load, and the user's movement is performed based on the obtained corrected handle load information. Estimating the intention.

実施の形態1において、フィルタリングとして、揺らぎ成分を全て除去するように揺らぎ部分に該当する周波数成分を全てカットするような補正を行ってもよいし、歩行時の荷重データに対して、揺らぎ成分の割合を減らすような補正を行ってもよい。   In the first embodiment, as filtering, correction may be performed so as to cut all frequency components corresponding to the fluctuation portion so as to remove all fluctuation components, and fluctuation data of the fluctuation components may be applied to load data during walking. You may perform correction | amendment which reduces a ratio.

また、荷重補正部18は、ユーザの荷重傾向データだけで補正をするのではなく、ユーザの荷重傾向データと、複数ユーザの平均の荷重傾向データとを比較し、差分部分を低減するように補正の割合を変化させてもよい。複数ユーザの平均の算出方法としては、年代、性別、場所、歩行能力(歩行速度、歩行率、歩幅、立位姿勢、左右の揺れ)等の組み合わせで分類されたグループ毎に作成してもよい。   Further, the load correction unit 18 does not correct only with the user's load tendency data, but compares the user's load tendency data with the average load tendency data of a plurality of users, and corrects to reduce the difference portion. The ratio may be changed. As an average calculation method for multiple users, it may be created for each group classified by a combination of age, gender, location, walking ability (walking speed, walking rate, stride, standing posture, left and right shaking), etc. .

一例として、身体能力の低いユーザの移動意図の推定処理について説明する。図13Aは、ユーザの直進動作時のFz方向における荷重データの波形情報の一例を示す。図13Bは、図13Aに示すFz方向における荷重データの波形情報から揺らぎ周波数成分をフィルタリングした波形情報を示す。図14Aは、ユーザの直進動作時のMy方向における荷重データの波形情報の一例を示す。図14Bは、図14Aに示すMy方向における荷重データの波形情報から揺らぎ周波数成分をフィルタリングした波形情報を示す。なお、図13A及び図14Aに示す波形情報は、ステップST11で取得したハンドル荷重の波形情報である。図13B及び図14Bに示す波形情報は、ステップST13で揺らぎ周波数成分をフィルタリングして得られた補正ハンドル荷重の波形情報である。   As an example, a process for estimating a movement intention of a user with low physical ability will be described. FIG. 13A shows an example of waveform information of load data in the Fz direction when the user is moving straight ahead. FIG. 13B shows waveform information obtained by filtering fluctuation frequency components from the waveform information of the load data in the Fz direction shown in FIG. 13A. FIG. 14A shows an example of waveform information of load data in the My direction when the user is moving straight ahead. FIG. 14B shows waveform information obtained by filtering the fluctuation frequency component from the waveform information of the load data in the My direction shown in FIG. 14A. The waveform information shown in FIGS. 13A and 14A is the handle load waveform information acquired in step ST11. The waveform information shown in FIGS. 13B and 14B is the waveform information of the corrected handle load obtained by filtering the fluctuation frequency component in step ST13.

図13Aに示すように、身体能力の低いユーザは、歩行が安定しないため、直進動作時のFz方向における荷重データの波形情報に揺らぎが生じている。即ち、ユーザの直進動作時において、検知部13で検知されるFz方向におけるハンドル荷重の値は、変動している。荷重補正部18は、検知部13で取得したFz方向のハンドル荷重の波形情報から、揺らぎ周波数成分をフィルタリングする。これにより、図13Bに示すように、直進動作時のFz方向におけるハンドル荷重の波形情報の揺らぎをカットすることができる。こえにより、ユーザ移動意図推定部19は、この補正されたハンドル荷重に基づいて、ユーザの移動意図が直進動作であることを容易に推定することができる。   As shown in FIG. 13A, since the user with low physical ability is not stable in walking, the waveform information of the load data in the Fz direction at the time of the straight traveling motion fluctuates. That is, the value of the handle load in the Fz direction detected by the detection unit 13 fluctuates when the user goes straight ahead. The load correction unit 18 filters the fluctuation frequency component from the waveform information of the handle load in the Fz direction acquired by the detection unit 13. As a result, as shown in FIG. 13B, fluctuations in the handle load waveform information in the Fz direction during the straight traveling operation can be cut off. Accordingly, the user movement intention estimation unit 19 can easily estimate that the user's movement intention is a straight movement operation based on the corrected handle load.

また、図14Aに示すように、身体能力の低いユーザの直進動作時のMy方向における荷重データの波形情報にも揺らぎが生じている。即ち、ユーザの直進動作時において、検知部13で検知されるMy方向におけるハンドル荷重の値は、変動している。荷重補正部18は、検知部13で取得したMy方向のハンドル荷重の波形情報から、揺らぎ周波数成分をフィルタリングする。これにより、図14Bに示すように、直進動作時のMy方向におけるハンドル荷重の波形情報の揺らぎをカットすることができる。これにより、ユーザ移動意図推定部19は、この補正されたハンドル荷重に基づいて、ユーザの移動意図が直進動作であることを容易に推定することができる。   Further, as shown in FIG. 14A, fluctuations also occur in the waveform information of the load data in the My direction when the user with low physical ability goes straight ahead. That is, the value of the handle load in the My direction detected by the detection unit 13 fluctuates when the user goes straight ahead. The load correction unit 18 filters the fluctuation frequency component from the waveform information of the handle load in the My direction acquired by the detection unit 13. Thereby, as shown to FIG. 14B, the fluctuation | variation of the waveform information of the handle | steering-wheel load in the My direction at the time of a rectilinear advance operation | movement can be cut. Thereby, the user movement intention estimation unit 19 can easily estimate that the user's movement intention is a straight-ahead operation based on the corrected handle load.

また、ユーザ移動意図推定部19は、旋回時における旋回半径を推定してもよい。例えば、足腰の弱いユーザに対しては、旋回半径を通常よりも大きくとることによって、ロボット1が緩やかに旋回してもよい。反対に、足腰の強いユーザに対しては、旋回半径を通常よりも小さくして急旋回してもよい。旋回半径の推定は、例えば、補正ハンドル荷重の値から推定する。   Further, the user movement intention estimation unit 19 may estimate a turning radius at the time of turning. For example, for a user with weak legs, the robot 1 may turn gently by setting the turning radius larger than usual. On the other hand, for a user with strong legs and legs, the turning radius may be smaller than usual and the user may turn sharply. For example, the turning radius is estimated from the value of the corrected handle load.

また、ユーザ移動意図推定部19は、アクチュエータ制御部21から車輪16の回転量の情報を取得し、回転量の情報と補正ハンドル荷重の情報とに基づいて、ユーザの移動意図を推定してもよい。   Further, the user movement intention estimation unit 19 obtains information on the rotation amount of the wheel 16 from the actuator control unit 21, and estimates the user's movement intention based on the rotation amount information and the corrected handle load information. Good.

[駆動力の算出]
駆動力の算出について、図15を用いて説明する。図15は、駆動力の算出処理の例示的なフローチャートを示す。
[Calculation of driving force]
The calculation of the driving force will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows an exemplary flowchart of a driving force calculation process.

図15に示すように、ステップST21において、駆動力算出部20は、ユーザ移動意図推定部19からユーザの移動意図の情報を取得する。   As shown in FIG. 15, in step ST <b> 21, the driving force calculation unit 20 acquires information on the user's movement intention from the user movement intention estimation unit 19.

ステップST22において、駆動力算出部20は、アクチュエータ制御部21から車輪16の回転量の情報を取得する。   In step ST <b> 22, the driving force calculation unit 20 acquires information on the rotation amount of the wheel 16 from the actuator control unit 21.

ステップST23において、駆動力算出部20は、ステップST21で取得したユーザの移動意図と車輪16の回転量の情報とに基づいて駆動力を算出する。具体的には、駆動力算出部20は、車輪16の回転量の情報から算出された現在の移動方向及び移動速度と、ユーザの移動意図の情報から推定された移動方向及び移動速度との差分に基づき、車輪16の回転量を算出する。   In step ST23, the driving force calculation unit 20 calculates the driving force based on the user's intention to move and information on the rotation amount of the wheels 16 acquired in step ST21. Specifically, the driving force calculation unit 20 calculates the difference between the current movement direction and movement speed calculated from the information on the rotation amount of the wheel 16 and the movement direction and movement speed estimated from the information on the user's movement intention. Based on this, the amount of rotation of the wheel 16 is calculated.

一例として、ロボット1が前進方向に71cm/sの移動速度で移動している状態のとき、ユーザがFyの力を大きくして移動速度を77cm/sまで加速させる場合の駆動力算出部20の動作を説明する。駆動力算出部20は、前進方向に速度71cm/sで移動している状態において、左右両方の車輪16の回転量が2000rpmであることを示す情報を取得する。次に、駆動力算出部20は、ロボット1の移動速度を77cm/sにするために、左右両方の車輪16の回転量が2500rpm必要であることを算出する。駆動力算出部20は、左右の車輪16の回転量を500rpm大きくするように駆動力を算出する。 As an example, when the robot 1 is moving in the forward direction at a moving speed of 71 cm / s, the driving force calculation unit 20 when the user increases the force of Fy + to accelerate the moving speed to 77 cm / s. The operation of will be described. The driving force calculation unit 20 acquires information indicating that the amount of rotation of both the left and right wheels 16 is 2000 rpm in a state of moving in the forward direction at a speed of 71 cm / s. Next, the driving force calculation unit 20 calculates that the rotation amount of both the left and right wheels 16 needs 2500 rpm in order to set the moving speed of the robot 1 to 77 cm / s. The driving force calculation unit 20 calculates the driving force so that the rotation amount of the left and right wheels 16 is increased by 500 rpm.

なお、実施の形態1では、駆動力算出部20は、ユーザの移動意図の情報とアクチュエータ制御部21から取得した車輪16の回転量の情報とに基づいて、駆動力を算出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、駆動力算出部20は、ユーザの移動意図の情報のみから駆動力を算出してもよい。即ち、駆動力の算出処理において、ステップST22を含まなくてもよい。   In the first embodiment, the driving force calculation unit 20 has been described with respect to an example in which the driving force is calculated based on information on the user's intention to move and information on the amount of rotation of the wheel 16 acquired from the actuator control unit 21. However, it is not limited to this. For example, the driving force calculation unit 20 may calculate the driving force only from information about the user's movement intention. That is, step ST22 may not be included in the driving force calculation process.

また、駆動力算出部20は、ハンドル荷重と車輪16の回転量との対応関係を示す制御テーブルに基づいて、駆動力を算出してもよい。具体的には、駆動力算出部20は、ハンドル荷重と車輪16の回転量との対応関係を示す制御テーブルを格納する記憶部を備えてもよい。駆動力算出部20は、この記憶部に格納された制御テーブルを用いて、検知部13で検知されたハンドル荷重の値に対応する車輪16の回転量を算出してもよい。また、制御テーブルは、ユーザ荷重傾向抽出部23から抽出した荷重傾向データに基づいて、制御テーブルにおけるハンドル荷重の値を修正することによって更新されてもよい。   Further, the driving force calculation unit 20 may calculate the driving force based on a control table indicating a correspondence relationship between the handle load and the rotation amount of the wheel 16. Specifically, the driving force calculation unit 20 may include a storage unit that stores a control table indicating a correspondence relationship between the handle load and the rotation amount of the wheel 16. The driving force calculation unit 20 may calculate the amount of rotation of the wheel 16 corresponding to the value of the handle load detected by the detection unit 13 using the control table stored in the storage unit. Further, the control table may be updated by correcting the value of the handle load in the control table based on the load tendency data extracted from the user load tendency extracting unit 23.

[効果]
実施の形態1に係る歩行支援ロボット1によれば、以下の効果を奏することができる。
[effect]
According to the walking assist robot 1 according to the first embodiment, the following effects can be obtained.

実施の形態1に係る歩行支援ロボット1によれば、ユーザの荷重傾向データに基づいて、ハンドル荷重の値を補正することができる。このような構成により、ロボット1は、ユーザの傾向に応じてハンドル荷重の値を補正することができる。   According to the walking assist robot 1 according to the first embodiment, the value of the handle load can be corrected based on the load tendency data of the user. With such a configuration, the robot 1 can correct the handle load value according to the user's tendency.

例えば、左右に揺れて歩行する傾向があるユーザに対しては、ハンドル荷重から左右の揺れに起因する揺らぎの周波数をカットすることによって、ハンドル荷重の値を補正する。このように、ユーザの身体能力に応じて、ハンドル荷重の値を補正することができるため、身体能力の異なるユーザ毎にロボット1の移動方向及び移動速度を設定することができる。これにより、ユーザの身体能力に応じて、ロボット1を移動させることができるため、より快適なユーザの歩行支援を行うことができる。   For example, for a user who tends to walk left and right, the value of the handle load is corrected by cutting the frequency of fluctuation caused by the left and right swing from the handle load. Thus, since the value of the handle load can be corrected according to the physical ability of the user, the moving direction and moving speed of the robot 1 can be set for each user having different physical ability. Thereby, since the robot 1 can be moved according to a user's physical ability, a more comfortable user's walk assistance can be performed.

実施の形態1では、荷重傾向データとしてハンドル荷重の揺らぎ周波数を使用している。揺らぎ周波数を用いることによって、ロボット1は、ハンドル荷重の波形情報に表れる凹凸の小さい揺らぎから凹凸の大きい揺らぎまで広い範囲でユーザの荷重傾向データを取得して、ハンドル荷重を補正することができる。これにより、ロボット1は、よりユーザの身体能力に応じた歩行支援を行うことができる。   In the first embodiment, the fluctuation frequency of the handle load is used as the load tendency data. By using the fluctuation frequency, the robot 1 can acquire the user's load tendency data in a wide range from the fluctuation with small unevenness shown in the waveform information of the handle load to the fluctuation with large unevenness, and can correct the handle load. Thereby, the robot 1 can perform walking support according to the user's physical ability.

なお、実施の形態1において、荷重傾向データ生成部15、荷重補正部18、ユーザ移動意図推定部19、駆動力算出部20、及びアクチュエータ制御部21は、例えば、これらの要素を機能させるプログラムを記憶したメモリ(図示せず)と、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサに対応する処理回路(図示せず)を備え、プロセッサがプログラムを実行することでこれらの要素として機能してもよい。あるいは、荷重傾向データ生成部15、荷重補正部18、ユーザ移動意図推定部19、駆動力算出部20、及びアクチュエータ制御部21は、これらの要素を機能させる集積回路を用いて構成してもよい。   In the first embodiment, the load tendency data generation unit 15, the load correction unit 18, the user movement intention estimation unit 19, the driving force calculation unit 20, and the actuator control unit 21 have, for example, a program that causes these elements to function. A storage memory (not shown) and a processing circuit (not shown) corresponding to a processor such as a CPU (Central Processing Unit) may be provided, and the processor may function as these elements by executing a program. Alternatively, the load tendency data generation unit 15, the load correction unit 18, the user movement intention estimation unit 19, the driving force calculation unit 20, and the actuator control unit 21 may be configured using an integrated circuit that allows these elements to function. .

実施の形態1では、歩行支援ロボット1の動作を主として説明したが、これらの動作は、歩行支援方法として実行することもできる。   In the first embodiment, the operation of the walking support robot 1 has been mainly described. However, these operations can also be executed as a walking support method.

実施の形態1では、移動方向及びモーメント方向において、それぞれ揺らぎ周波数を設定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、すべての方向において、共通の揺らぎ周波数を設定してもよい。これにより、簡易的にハンドル荷重を補正することができる。   In Embodiment 1, although the example which sets a fluctuation frequency in a moving direction and a moment direction was demonstrated, respectively, it is not limited to this. For example, a common fluctuation frequency may be set in all directions. Thereby, the handle load can be easily corrected.

実施の形態1では、2つの車輪16の回転量をそれぞれ設定することにより、ロボット1の前進動作、後退動作、右旋回動作、左旋回動作などを制御する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ブレーキ機構などによって、車輪16の回転量を制御し、ロボット1の動作を制御してもよい。   In the first embodiment, the example in which the forward movement operation, the backward movement operation, the right turn operation, the left turn operation, and the like of the robot 1 are controlled by setting the rotation amounts of the two wheels 16 has been described. However, the present invention is not limited thereto. Not. For example, the operation of the robot 1 may be controlled by controlling the amount of rotation of the wheel 16 by a brake mechanism or the like.

実施の形態1では、荷重補正部18は、ロボット1の移動動作に対応する荷重傾向データが所定の閾値以上になった場合、荷重傾向データに基づいて検知部13で検知されたハンドル荷重の値を補正(フィルタリング)してもよい。例えば、ロボット1の直進動作(Fy方向に前進動作)において、Mz方向の荷重傾向データ(揺らぎ周波数)が0Hzの閾値以上になった場合、ロボット1の直進動作に対応する荷重データを荷重傾向データに基づいて補正してもよい。このような構成により、ロボット1の直進動作において不要なMz方向の揺らぎ周波数をフィルタリングすることができる。なお、所定の閾値は、ユーザの身体能力などに応じて変更してもよい。例えば、所定の閾値は、健常者では揺らぎ周波数が1Hzで生じるという情報をもとに1Hzに変更してもよい。また、ロボット1の移動動作に対応する荷重傾向データとは、ロボット1の移動方向と同じ方向の荷重傾向データであってもよいし、ロボット1の移動方向と異なる方向の荷重傾向データであってもよい。例えば、他のユーザの荷重傾向データを所定の閾値とした場合、ロボット1の移動動作に対応する移動方向と同一の移動方向において、ユーザの荷重傾向データと、他のユーザの荷重傾向データとを比較してもよい。 In the first embodiment, the load correction unit 18 determines the value of the handle load detected by the detection unit 13 based on the load tendency data when the load tendency data corresponding to the movement operation of the robot 1 is equal to or greater than a predetermined threshold. May be corrected (filtered). For example, if the load tendency data (fluctuation frequency) in the Mz direction is equal to or higher than the threshold value of 0 Hz in the straight movement operation (forward movement in the Fy + direction) of the robot 1, load data corresponding to the straight movement operation of the robot 1 is set to the load tendency. You may correct | amend based on data. With such a configuration, it is possible to filter the fluctuation frequency in the Mz direction which is unnecessary in the straight movement operation of the robot 1. Note that the predetermined threshold value may be changed according to the physical ability of the user. For example, the predetermined threshold value may be changed to 1 Hz based on information that the fluctuation frequency occurs at 1 Hz in a healthy person. Further, the load tendency data corresponding to the movement operation of the robot 1 may be load tendency data in the same direction as the movement direction of the robot 1 or may be load tendency data in a direction different from the movement direction of the robot 1. Also good. For example, when another user's load tendency data is set to a predetermined threshold, the user's load tendency data and the other user's load tendency data are obtained in the same movement direction as the movement direction corresponding to the movement operation of the robot 1. You may compare.

(実施の形態2)
本開示の実施の形態2に係る歩行支援ロボットについて説明する。なお、実施の形態2では、主に実施の形態1と異なる点について説明する。実施の形態2においては、実施の形態1と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態2では、実施の形態1と重複する記載は省略する。
(Embodiment 2)
A walking support robot according to the second embodiment of the present disclosure will be described. In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described. In the second embodiment, the same or equivalent components as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. In the second embodiment, descriptions overlapping with those in the first embodiment are omitted.

実施の形態2では、荷重傾向データとして平均荷重値を用いている点が実施の形態1と異なる。なお、実施の形態2に係る歩行支援ロボットは、実施の形態1に係る歩行支援ロボット1と同様の構成要素を有しており、図1、図2及び図4中の符号「51」で示される。   The second embodiment is different from the first embodiment in that an average load value is used as load tendency data. The walking support robot according to the second embodiment has the same components as those of the walking support robot 1 according to the first embodiment, and is denoted by reference numeral “51” in FIG. 1, FIG. 2, and FIG. It is.

図16は、実施の形態2における荷重傾向マップ24を示す。図16に示すように、荷重傾向マップ24は、ユーザの移動方向毎に、歩行時の移動方向の平均荷重値と歩行時の重心の偏り方向の平均荷重値とを、荷重傾向データとして記憶している。   FIG. 16 shows a load tendency map 24 in the second embodiment. As shown in FIG. 16, the load trend map 24 stores, as load trend data, the average load value in the moving direction during walking and the average load value in the bias direction of the center of gravity during walking for each moving direction of the user. ing.

[荷重傾向データの生成]
荷重傾向データの生成について、図17を用いて説明する。図17は、歩行支援ロボット51(以下、「ロボット51」と称する)の荷重傾向データの生成処理の例示的なフローチャートを示す。
[Generation of load trend data]
The generation of load tendency data will be described with reference to FIG. FIG. 17 shows an exemplary flowchart of a load trend data generation process of the walking support robot 51 (hereinafter referred to as “robot 51”).

図17に示すように、ステップST31において、検知部13によりハンドル荷重を検知したか否かを判定する。ステップST31では、ユーザがハンドル部12を把持しているか否かを判定している。検知部13でハンドル荷重を検知した場合、ステップST32へ進む。検知部13でハンドル荷重を検知しない場合、ステップST31を繰り返す。   As shown in FIG. 17, in step ST31, it is determined whether or not the handle load is detected by the detection unit 13. In step ST31, it is determined whether or not the user is holding the handle portion 12. When the handle load is detected by the detection unit 13, the process proceeds to step ST32. When the detection unit 13 does not detect the handle load, step ST31 is repeated.

ステップST32において、ユーザ荷重傾向抽出部23は、車輪16の回転量の情報に基づいてユーザの現在の移動方向を推定する。具体的には、ステップST31でハンドル荷重が検知されると、アクチュエータ制御部21が車輪16の回転量の情報を取得する。アクチュエータ制御部21で取得された回転量の情報は、ユーザ荷重傾向抽出部23に送信される。例えば、ユーザ荷重傾向抽出部23は、左右に配置される2つの車輪16の回転量に基づいて、ユーザの移動方向を推定する。   In step ST <b> 32, the user load tendency extraction unit 23 estimates the current movement direction of the user based on information on the rotation amount of the wheel 16. Specifically, when a handle load is detected in step ST31, the actuator control unit 21 acquires information on the rotation amount of the wheel 16. Information on the rotation amount acquired by the actuator control unit 21 is transmitted to the user load tendency extraction unit 23. For example, the user load tendency extraction unit 23 estimates the moving direction of the user based on the rotation amounts of the two wheels 16 arranged on the left and right.

ステップST33において、ユーザ荷重傾向抽出部23は、推定したユーザの移動方向における過去の荷重データに、ステップST31で検知したハンドル荷重を加算する。具体的には、ユーザ荷重傾向抽出部23は、荷重傾向マップ24に記憶されている過去の荷重データを読み出し、読み出した過去の荷重データに、ステップST31で検知したハンドル荷重を加算する。過去の荷重データとは、これまでに検知した全ての荷重データを意味する。   In step ST33, the user load tendency extracting unit 23 adds the handle load detected in step ST31 to the past load data in the estimated movement direction of the user. Specifically, the user load tendency extraction unit 23 reads past load data stored in the load tendency map 24, and adds the handle load detected in step ST31 to the read past load data. The past load data means all load data detected so far.

ステップST34において、ユーザ荷重傾向抽出部23は、ユーザの歩行時の移動方向の平均荷重値と偏り方向の平均荷重値とを算出する。   In step ST34, the user load tendency extraction unit 23 calculates an average load value in the moving direction and an average load value in the bias direction when the user walks.

ステップST35において、ユーザ荷重傾向抽出部23は、算出したユーザの歩行時の移動方向の平均荷重値と偏り方向の平均荷重値とを荷重傾向データとして設定する。具体的には、ユーザ荷重傾向抽出部23は、算出した平均荷重値の情報を荷重傾向マップ24に送信し、荷重傾向マップ24のユーザの歩行時の移動方向の平均荷重値と偏り方向の平均荷重値とを更新する。   In step ST <b> 35, the user load tendency extracting unit 23 sets the calculated average load value in the moving direction and average load value in the bias direction as the load tendency data. Specifically, the user load tendency extraction unit 23 transmits information on the calculated average load value to the load tendency map 24, and the average load value in the movement direction and the average of the bias direction in the load tendency map 24 when the user walks. Update the load value.

[ユーザの移動意図の推定]
ユーザの移動意図の推定について、図18を用いて説明する。図18は、ユーザの移動意図の推定処理の例示的なフローチャートを示す。
[Estimation of user's intention to move]
The estimation of the user's movement intention will be described with reference to FIG. FIG. 18 shows an exemplary flowchart of a process of estimating a user's movement intention.

図18に示すように、ステップST41において、荷重補正部18は、検知部13で検知された現在のハンドル荷重の情報を取得する。   As shown in FIG. 18, in step ST <b> 41, the load correction unit 18 acquires information on the current handle load detected by the detection unit 13.

ステップST42において、ユーザ荷重傾向抽出部23は、ユーザの荷重傾向データを読み出す。具体的には、ユーザ荷重傾向抽出部23は、荷重傾向マップ24から過去の平均荷重値を読み出し、過去の平均荷重値を荷重補正部18へ送信する。   In step ST42, the user load tendency extracting unit 23 reads the user load tendency data. Specifically, the user load tendency extraction unit 23 reads the past average load value from the load trend map 24 and transmits the past average load value to the load correction unit 18.

ステップST43において、荷重補正部18は、現在の荷重データから過去の平均荷重値を減算する。これにより、荷重補正部18は、ハンドル荷重の値を補正する。   In step ST43, the load correction unit 18 subtracts the past average load value from the current load data. Thereby, the load correction unit 18 corrects the value of the handle load.

ステップST44において、ユーザ移動意図推定部19は、補正したハンドル荷重の情報に基づいて、ユーザの移動意図を推定する。   In step ST44, the user movement intention estimation unit 19 estimates the user's movement intention based on the corrected handle load information.

一例として、実施の形態2におけるハンドル荷重の補正について説明する。ここでは、重心が右方向に偏った状態で歩行するユーザについてのハンドル荷重の補正について説明する。   As an example, correction of the handle load in the second embodiment will be described. Here, correction of the handle load for a user who walks with the center of gravity biased to the right will be described.

[平均荷重値を用いたハンドル荷重の補正]
図19Aは、ユーザの直進動作時のMz方向における現在の荷重データの波形情報の一例を示す。図19Aに示すように、ユーザは右方向へ重心が偏っているため、直進動作時においても、検知部13でMz方向への荷重(モーメント)が検知される。
[Correction of handle load using average load value]
FIG. 19A shows an example of waveform information of current load data in the Mz direction when the user is moving straight ahead. As shown in FIG. 19A, since the center of gravity of the user is biased to the right, the load (moment) in the Mz direction is detected by the detection unit 13 even during a straight traveling operation.

図19Bは、Mz方向における過去の荷重データの平均荷重値を示す。ユーザ荷重傾向抽出部23は、過去の荷重データの波形情報に対して平均計算を行うことにより、図19Bに示すような過去の荷重データの平均荷重値を算出する。図19Bの場合、過去の平均荷重値は、Mz方向に1.0Nmである。実施の形態2では、図19Bに示す平均荷重値を荷重傾向データとして使用する。   FIG. 19B shows an average load value of past load data in the Mz direction. The user load tendency extracting unit 23 calculates an average load value of the past load data as shown in FIG. 19B by performing an average calculation on the waveform information of the past load data. In the case of FIG. 19B, the past average load value is 1.0 Nm in the Mz direction. In the second embodiment, the average load value shown in FIG. 19B is used as the load tendency data.

次に、荷重補正部18は、荷重傾向データに基づいて現在の荷重データを補正する。具体的には、荷重補正部18は、Mz方向において、図19Aに示す現在の荷重データの波形情報から図19Bに示す過去の平均荷重値1.0Nmを減算する。図19Cは、荷重傾向データを用いて補正したMz方向における現在の荷重データの波形情報を示す。図19Cに示すように、現在の荷重データから過去の平均荷重値を減算することで、Mz方向にかかる荷重が全体的に削減される。これにより、荷重補正部18は、定常的な右方向への荷重の偏りを補正することができる。   Next, the load correction unit 18 corrects the current load data based on the load tendency data. Specifically, the load correction unit 18 subtracts the past average load value 1.0 Nm shown in FIG. 19B from the waveform information of the current load data shown in FIG. 19A in the Mz direction. FIG. 19C shows the waveform information of the current load data in the Mz direction corrected using the load tendency data. As shown in FIG. 19C, the load applied in the Mz direction is reduced as a whole by subtracting the past average load value from the current load data. Thereby, the load correction | amendment part 18 can correct | amend the bias | biasing of the load to a steady right direction.

ユーザ移動意図推定部19は、この補正された現在のハンドル荷重の情報に基づいて、ユーザの移動意図を推定する。これにより、ロボット51がユーザの移動意図を正確に判断して移動することができるため、ユーザはロボット51の進行方向を細かく調整する必要がなくなる。   The user movement intention estimation unit 19 estimates the user's movement intention based on the corrected current handle load information. Thereby, since the robot 51 can accurately determine the movement intention of the user and move, the user does not need to finely adjust the traveling direction of the robot 51.

なお、上記補正の例は、右方向へ重心が偏って歩行するユーザを例として説明したが、これに限定されない。例えば、腰が曲がったユーザなどは、下方向へ荷重が偏っている場合がある。この場合は、Fz方向の平均荷重値を用いて、ハンドル荷重の値を補正してもよい。   In addition, although the example of the said correction demonstrated as an example the user who walks with the gravity center biased rightward, it is not limited to this. For example, a user whose hip is bent may have a downward load. In this case, the handle load value may be corrected using the average load value in the Fz direction.

また、ロボット51の前進動作がFy方向及びFz方向のハンドル荷重の値に基づいて行われる場合、荷重傾向データとしてFy方向及びFz方向の平均荷重値を用いてもよい。即ち、ロボット51の前進動作時において、Fy方向及びFz方向の平均荷重値を用いて、ハンドル荷重の値を補正してもよい。また、ロボット51の旋回動作がMz方向の荷重(モーメント)に基づいて行われる場合、荷重傾向データとしてMz方向の平均荷重値を用いてもよい。即ち、ロボット51の旋回動作時において、Mz方向の平均荷重値を用いて、ハンドル荷重の値を補正してもよい。また、Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mzの全て方向の平均荷重値を算出し、全て方向の平均荷重値を用いてハンドル荷重の値を補正してもよい。このように、複数の方向における平均荷重値を用いてハンドル荷重を補正することによって、ユーザの荷重傾向をより正確に把握することができるため、更にユーザの身体能力に適したロボット51の動作が可能になる。なお、ハンドル荷重の補正では、ロボット51の移動制御に応じて、Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz方向のうち少なくとも1つの平均荷重値を算出し、算出した平均荷重値を用いてハンドル荷重を補正すればよい。   Further, when the forward movement of the robot 51 is performed based on the handle load values in the Fy direction and the Fz direction, average load values in the Fy direction and the Fz direction may be used as the load tendency data. That is, during the forward movement of the robot 51, the handle load value may be corrected using the average load values in the Fy direction and the Fz direction. When the turning operation of the robot 51 is performed based on a load (moment) in the Mz direction, an average load value in the Mz direction may be used as the load tendency data. That is, during the turning operation of the robot 51, the handle load value may be corrected using the average load value in the Mz direction. Alternatively, the average load value in all directions of Fx, Fy, Fz, Mx, My, and Mz may be calculated, and the handle load value may be corrected using the average load value in all directions. In this way, by correcting the handle load using the average load values in a plurality of directions, the user's load tendency can be grasped more accurately, so that the operation of the robot 51 suitable for the user's physical ability can be further improved. It becomes possible. In the correction of the handle load, at least one average load value in the Fx, Fy, Fz, Mx, My, and Mz directions is calculated according to the movement control of the robot 51, and the handle is calculated using the calculated average load value. What is necessary is just to correct | amend a load.

[効果]
実施の形態2に係る歩行支援ロボット51によれば、以下の効果を奏することができる。
[effect]
According to the walking assist robot 51 according to the second embodiment, the following effects can be obtained.

実施の形態2に係る歩行支援ロボット51によれば、ユーザの荷重傾向データとしてハンドル荷重の平均荷重値を使用している。このような構成により、ユーザ毎の定常的に加わる荷重を荷重傾向データとして取得して荷重の値を補正することができるため、よりユーザの身体能力に適した歩行支援を行うことが可能となる。また、ユーザの荷重傾向データとしてハンドル荷重の平均荷重値を使用することにより、ユーザの荷重傾向の抽出の誤差を少なくすることができる。   According to the walking assist robot 51 according to the second embodiment, the average load value of the handle load is used as the load tendency data of the user. With such a configuration, it is possible to acquire a load that is constantly applied for each user as load tendency data and correct the value of the load. Therefore, it is possible to perform walking support more suitable for the physical ability of the user. . Further, by using the average load value of the handle load as the user's load tendency data, it is possible to reduce errors in extracting the user's load tendency.

なお、実施の形態2では、荷重傾向データを算出する際に、過去の荷重データとして、過去に検知した全てのハンドル荷重を使用する例について説明したが、これに限定されない。荷重傾向データを算出する際に使用する過去の荷重データは、例えば、所定の期間内の荷重データであってもよい。例えば、荷重傾向データを算出する際に使用する過去の荷重データは、所定の期間(例えば、1年)以内に検知した過去の荷重データなどであってもよい。このように、比較的新しい荷重データのみを使用することにより、ユーザの現在の荷重傾向を抽出しやすくなる。   In the second embodiment, an example is described in which all handle loads detected in the past are used as past load data when calculating load trend data. However, the present invention is not limited to this. The past load data used when calculating the load tendency data may be, for example, load data within a predetermined period. For example, the past load data used when calculating the load tendency data may be past load data detected within a predetermined period (for example, one year). Thus, it becomes easy to extract the user's current load tendency by using only relatively new load data.

実施の形態2では、荷重傾向マップ24は、安定歩行時の荷重傾向データを記憶していてもよい。ユーザ荷重傾向抽出部23は、荷重傾向データを荷重傾向マップ24から取得し、安定歩行時の荷重傾向データを荷重補正部18に送信してもよい。荷重補正部18が、安定歩行時の荷重傾向データと、現在のユーザの荷重データとを比較し、両者のデータが異なっている場合にハンドル荷重の値を補正してもよい。例えば、過去の荷重傾向において、ユーザの直進動作の安定歩行時のFz方向の荷重が10Nである場合、ユーザが前傾姿勢で歩行してFz方向のハンドル荷重が20Nとなると、荷重補正部18は、Fz方向のハンドル荷重を安定歩行時のFz方向のハンドル荷重の値に補正してもよい。即ち、荷重補正部18は、Fz方向の20Nの荷重を1/2に補正してもよい。   In the second embodiment, the load tendency map 24 may store load tendency data during stable walking. The user load trend extraction unit 23 may acquire load trend data from the load trend map 24 and transmit the load trend data during stable walking to the load correction unit 18. The load correction unit 18 may compare the load tendency data during stable walking with the current user's load data, and correct the handle load value when the two data are different. For example, in the past load tendency, when the load in the Fz direction at the time of stable walking of the straight movement of the user is 10N, when the user walks in a forward leaning posture and the handle load in the Fz direction becomes 20N, the load correction unit 18 May correct the handle load in the Fz direction to the value of the handle load in the Fz direction during stable walking. That is, the load correction unit 18 may correct the load of 20N in the Fz direction to ½.

実施の形態2では、荷重補正部18は、現在の荷重データから過去の平均荷重値を減算することによって現在の荷重データを補正する例について説明したが、これに限定されない。例えば、荷重補正部18は、ロボット51の使用場所、使用時間、及びユーザの体調などに応じてハンドル荷重を補正できるように、別のパラメータを考慮してもよい。   In Embodiment 2, although the load correction | amendment part 18 demonstrated the example which correct | amends the present load data by subtracting the past average load value from the present load data, it is not limited to this. For example, the load correction unit 18 may consider another parameter so that the handle load can be corrected in accordance with the use place of the robot 51, the use time, the physical condition of the user, and the like.

また、ロボット1がFz値とFy値の合算値で移動制御を行っている場合は、FzとFy値の合算する際の割合を変更することによって、ハンドル荷重の補正を行ってもよい。例えば、Fz:Fy=8:2で制御していたのを、Fz:Fy=6:4に変更してもよい。また、ユーザの荷重傾向データだけで補正をするのではなく、ユーザの荷重傾向データと、複数ユーザの平均の荷重傾向データを比較し、差分部分を低減するように補正の割合を変更してもよい。複数ユーザの平均の算出方法としては、年代、性別、場所、歩行能力(歩行速度、歩行率、歩幅、立位姿勢、左右の揺れ)等の組み合わせで分類されたグループ毎に作成してもよい。   Further, when the robot 1 performs movement control with the sum of the Fz value and the Fy value, the handle load may be corrected by changing the ratio when the Fz and Fy values are summed. For example, the control performed at Fz: Fy = 8: 2 may be changed to Fz: Fy = 6: 4. Also, instead of making corrections using only the user's load trend data, the user's load trend data may be compared with the average load trend data of multiple users, and the correction ratio may be changed to reduce the difference. Good. As an average calculation method for multiple users, it may be created for each group classified by a combination of age, gender, location, walking ability (walking speed, walking rate, stride, standing posture, left and right shaking), etc. .

また、荷重補正部18は、現在の荷重データに過去の荷重傾向データから算出された補正係数を乗算することによって、ハンドル荷重を補正してもよい。以下、補正係数を用いたハンドル荷重の補正の例について説明する。   The load correction unit 18 may correct the handle load by multiplying the current load data by a correction coefficient calculated from past load tendency data. Hereinafter, an example of correction of the handle load using the correction coefficient will be described.

[補正係数を用いたハンドル荷重の補正]
図20Aは、ユーザの直進動作時のMz方向における過去の荷重データの波形情報の一例を示す。図20Bは、図20Aに示すMz方向における過去の荷重データの平均荷重値を示す。ユーザ荷重傾向抽出部23は、図20Aに示す過去の荷重データの波形情報に対して平均計算を行う。これにより、荷重傾向データとして、図20Bに示すような過去の荷重データの平均荷重値を算出している。図20Bの場合、過去の平均荷重値は、Mz方向に−1.0Nmである。
[Correction of handle load using correction coefficient]
FIG. 20A shows an example of waveform information of past load data in the Mz direction when the user is moving straight ahead. FIG. 20B shows an average load value of past load data in the Mz direction shown in FIG. 20A. The user load tendency extraction unit 23 performs an average calculation on the waveform information of the past load data shown in FIG. 20A. Thereby, the average load value of the past load data as shown in FIG. 20B is calculated as the load tendency data. In the case of FIG. 20B, the past average load value is −1.0 Nm in the Mz direction.

次に、現在の荷重データから平均荷重値を算出する。図21Aは、ユーザの直進動作時のMz方向における現在の荷重データの波形情報の一例を示す。図21Bは、図21Aに示すMz方向における現在の荷重データの平均荷重値を示す。   Next, an average load value is calculated from the current load data. FIG. 21A shows an example of the waveform information of the current load data in the Mz direction when the user is moving straight ahead. FIG. 21B shows the average load value of the current load data in the Mz direction shown in FIG. 21A.

荷重補正部18は、図21Aに示す現在の荷重データの波形情報に対して平均計算を行う。これにより、図21Bに示すような現在の荷重データの平均荷重値を算出する。図21Bの場合、現在の平均荷重値は、Mz方向に−2.0Nmである。   The load correction unit 18 performs an average calculation on the waveform information of the current load data shown in FIG. 21A. Thereby, the average load value of the current load data as shown in FIG. 21B is calculated. In the case of FIG. 21B, the current average load value is −2.0 Nm in the Mz direction.

荷重補正部18は、過去の平均荷重値を現在の平均荷重値で除算することよって、補正係数を算出する。この場合、補正係数は、(−1.0Nm/−2.0Nm)=0.5となる。荷重補正部18は、この補正係数を現在の荷重データの波形情報に乗算することによって、ハンドル荷重を補正する。即ち、図21Aに示す現在の荷重データの波形情報に対して、補正係数0.5を乗算することによって、検知部13で検知されたMz方向のハンドル荷重の値を補正する。   The load correction unit 18 calculates a correction coefficient by dividing the past average load value by the current average load value. In this case, the correction coefficient is (−1.0 Nm / −2.0 Nm) = 0.5. The load correction unit 18 corrects the handle load by multiplying the waveform information of the current load data by this correction coefficient. That is, the value of the handle load in the Mz direction detected by the detection unit 13 is corrected by multiplying the waveform information of the current load data shown in FIG. 21A by the correction coefficient 0.5.

図22は、補正された荷重データの波形情報の一例を示す。図22に示すように、検知部13で検知されたハンドル荷重(図21Aの波形情報参照)が補正係数の乗算によって補正されている。このように、荷重補正部18は、現在の荷重データに、過去の荷重傾向データに基づいて算出された補正係数を乗算することによって、現在のハンドル荷重を補正してもよい。   FIG. 22 shows an example of the waveform information of the corrected load data. As shown in FIG. 22, the handle load (see the waveform information in FIG. 21A) detected by the detector 13 is corrected by multiplication of a correction coefficient. As described above, the load correction unit 18 may correct the current handle load by multiplying the current load data by the correction coefficient calculated based on the past load tendency data.

(実施の形態3)
本開示の実施の形態3に係る歩行支援ロボットについて説明する。なお、実施の形態3では、主に実施の形態1及び2と異なる点について説明する。実施の形態3においては、実施の形態1及び2と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態3では、実施の形態1及び2と重複する記載は省略する。
(Embodiment 3)
A walking assistance robot according to the third embodiment of the present disclosure will be described. In the third embodiment, differences from the first and second embodiments will be mainly described. In the third embodiment, the same or equivalent components as those in the first and second embodiments will be described with the same reference numerals. In the third embodiment, the description overlapping with the first and second embodiments is omitted.

実施の形態3では、身体情報に基づいて荷重を補正する点が実施の形態1及び2と異なる。   The third embodiment is different from the first and second embodiments in that the load is corrected based on the body information.

図23は、実施の形態3に係る歩行支援ロボット61(以下、「ロボット61」と称する)における主要な制御構成を示す制御ブロック図である。また、図23の制御ブロック図では、それぞれの制御構成と取り扱われる情報との関係についても示している。図24は、ロボット61の歩行支援の詳細な制御構成を示す制御ブロック図である。   FIG. 23 is a control block diagram illustrating a main control configuration in the walking assist robot 61 (hereinafter referred to as “robot 61”) according to the third embodiment. Further, the control block diagram of FIG. 23 also shows the relationship between each control configuration and information to be handled. FIG. 24 is a control block diagram showing a detailed control configuration for walking support of the robot 61.

図23及び図24に示すように、実施の形態3のロボット61は、身体情報推定部25と、身体情報データベース26とを備える点が、実施の形態1及び2のロボット1、51と異なる。なお、実施の形態3において、身体情報データベース26は、必須の構成ではない。   As shown in FIGS. 23 and 24, the robot 61 of the third embodiment is different from the robots 1 and 51 of the first and second embodiments in that the robot 61 includes a body information estimation unit 25 and a body information database 26. In the third embodiment, the physical information database 26 is not an essential configuration.

身体情報推定部25は、ユーザの身体情報を推定する。本明細書では、身体情報とは、歩行に関する身体の情報であり、例えば、歩行速度、歩行率、身体の傾き、身体の揺れ、歩幅、筋力を含む。なお、身体情報は、これらに限定されない。例えば、身体情報は、移動方向の平均荷重、重心の偏り方向の平均荷重、移動方向の揺らぎ周波数、左右方向の揺らぎ周波数などを含んでもよい。   The body information estimation unit 25 estimates the user's body information. In this specification, the body information is body information related to walking, and includes, for example, walking speed, walking rate, body tilt, body shake, stride, and muscle strength. The physical information is not limited to these. For example, the body information may include an average load in the moving direction, an average load in the biased direction of the center of gravity, a fluctuation frequency in the moving direction, a fluctuation frequency in the left-right direction, and the like.

身体情報推定部25は、例えば、検知部13で検知されたハンドル荷重の情報と、アクチュエータ制御部21で取得された回転体16の回転量の情報と、駆動力算出部20で算出された駆動力の情報と、に基づいて、身体情報を推定する。   The body information estimation unit 25, for example, information on the handle load detected by the detection unit 13, information on the amount of rotation of the rotating body 16 acquired by the actuator control unit 21, and the driving calculated by the driving force calculation unit 20. The body information is estimated based on the force information.

身体情報データベース26は、ユーザ毎の身体情報を記憶している。身体情報データベース26は、身体情報推定部25で推定された身体情報をユーザ毎に記憶し、更新する。   The physical information database 26 stores physical information for each user. The physical information database 26 stores and updates the physical information estimated by the physical information estimation unit 25 for each user.

[身体情報の推定]
身体情報の推定について、図25を用いて説明する。図25は、実施の形態3に係る歩行支援ロボット61の身体情報推定処理の例示的なフローチャートを示す。
[Body information estimation]
The estimation of physical information will be described with reference to FIG. FIG. 25 shows an exemplary flowchart of the body information estimation process of the walking support robot 61 according to the third embodiment.

図25に示すように、ステップST51において、検知部13は、ハンドル荷重の変化を検出する。検知部13がハンドル荷重の変化を検知した場合、ステップST52へ進む。検知部13がハンドル荷重の変化を検知しない場合、ステップST51を繰り返す。   As shown in FIG. 25, in step ST51, the detection unit 13 detects a change in handle load. When the detection unit 13 detects a change in the handle load, the process proceeds to step ST52. If the detection unit 13 does not detect a change in handle load, step ST51 is repeated.

ステップST52において、身体情報推定部25は、車輪16の回転量の情報に基づいてユーザの移動方向を推定する。具体的には、ステップST51でハンドル荷重の変化が検知されると、アクチュエータ制御部21が車輪16の回転量の情報を取得する。アクチュエータ制御部21で取得された回転量の情報は、身体情報推定部25に送信される。身体情報推定部25は、車輪16の回転量の情報、即ち車輪の回転方向及び回転数に基づいて、ユーザの移動方向を推定する。実施の形態3では、身体情報推定部25は、左右に配置される2つの車輪16の回転量に基づいて、ユーザの移動方向を推定する。例えば、身体情報推定部25は、右側の車輪16の回転量が左側の車輪16の回転量よりも多い場合、ユーザが左方向に旋回していると推定してもよい。また、身体情報推定部25は、左右の車輪16の回転数が同じであり、前方向に回転している場合、ロボット61が直進動作を行っていると推定してもよい。   In step ST52, the body information estimation unit 25 estimates the moving direction of the user based on the information on the rotation amount of the wheel 16. Specifically, when a change in the handle load is detected in step ST51, the actuator control unit 21 acquires information on the rotation amount of the wheel 16. Information on the rotation amount acquired by the actuator control unit 21 is transmitted to the body information estimation unit 25. The body information estimation unit 25 estimates the moving direction of the user based on the information on the rotation amount of the wheel 16, that is, the rotation direction and the rotation speed of the wheel. In Embodiment 3, the body information estimation part 25 estimates a user's moving direction based on the rotation amount of the two wheels 16 arrange | positioned at right and left. For example, when the rotation amount of the right wheel 16 is larger than the rotation amount of the left wheel 16, the body information estimation unit 25 may estimate that the user is turning leftward. Alternatively, the body information estimation unit 25 may estimate that the robot 61 is performing a straight-ahead operation when the rotation speeds of the left and right wheels 16 are the same and are rotating in the forward direction.

ステップST53において、身体情報推定部25は、推定したユーザの移動方向におけるハンドル荷重の波形情報を取得する。ユーザの移動方向におけるハンドル荷重の波形情報は、特に限定されないが、例えば、ユーザの移動方向がFy方向である場合、Fz方向のハンドル荷重の波形情報又はMy方向のモーメントの波形情報などであってもよい。 In step ST53, the body information estimation unit 25 acquires handle load waveform information in the estimated movement direction of the user. The handle load waveform information in the user's moving direction is not particularly limited. For example, when the user's moving direction is the Fy + direction, the handle load waveform information in the Fz direction or the moment waveform information in the My direction may be used. May be.

ステップST54において、身体情報推定部25は、取得したハンドル荷重の波形情報と、過去のハンドル荷重の波形情報とを合算する。例えば、過去の波形情報は、身体情報データベース26に記憶されている。身体情報推定部25は、身体情報データベース26から過去の波形情報を読み出し、取得した現在の波形情報を過去の波形情報に加算する。ハンドル荷重の入力波形情報としては、例えば、図8に示すハンドル荷重の波形情報が挙げられる。   In step ST54, the body information estimation unit 25 adds the acquired handle load waveform information and the past handle load waveform information. For example, past waveform information is stored in the body information database 26. The body information estimation unit 25 reads past waveform information from the body information database 26 and adds the acquired current waveform information to the past waveform information. The handle load input waveform information includes, for example, handle load waveform information shown in FIG.

ステップST55において、身体情報推定部25は、駆動力の情報を取得する。具体的には、身体情報推定部25は、駆動力算出部20から駆動力の情報を取得する。   In step ST55, the body information estimation unit 25 acquires driving force information. Specifically, the body information estimation unit 25 acquires driving force information from the driving force calculation unit 20.

ステップST56において、身体情報推定部25は、ステップST54で合算した波形情報と、ステップST55で取得した駆動力の情報とに基づいて、身体情報を推定する。   In step ST56, the body information estimation unit 25 estimates the body information based on the waveform information added in step ST54 and the driving force information acquired in step ST55.

実施の形態3では、身体情報推定部25は、身体情報として、歩行速度、歩行率、身体の傾き、身体の揺れ、歩幅、筋力を推定する。   In Embodiment 3, the body information estimation unit 25 estimates walking speed, walking rate, body tilt, body shake, stride, and muscle strength as body information.

歩行速度は、例えば、駆動力の情報に基づいて移動距離を算出し、移動時間で除算することにより算出する。   The walking speed is calculated by, for example, calculating the moving distance based on the driving force information and dividing by the moving time.

歩行率とは、単位時間当たりの歩数を意味する。歩行率は、歩数を移動時間で除算することにより算出する。なお、歩数は、ハンドル荷重の変化情報に基づいて算出する。例えば、ユーザが直進動作をしている場合、右足と左足とを交互に前方向に出して歩行している。直進動作をしているユーザのハンドル荷重の波形情報は、歩行周期と連動して変化する。このため、ハンドル荷重の波形情報においては、右足又は左足のつまさきが地面から離れるとき、即ち、足指離地のときに、Fz方向に凸のピーク点を有する。よって、ピーク点から次のピーク点までを1歩としてカウントすることで、歩数を算出することができる。凸のピーク点の算出方法は、例えば、ハンドル荷重の変化量が増加から減少に変化する点に基づいて算出してもよいし、最小2乗法で2次曲線を推定し、推定した2次曲線の最大値に基づいて算出してもよい。 The walking rate means the number of steps per unit time. The walking rate is calculated by dividing the number of steps by the travel time. The number of steps is calculated based on the change information of the handle load. For example, when the user is moving straight, the user walks with the right foot and the left foot alternately forward. The waveform information of the handle load of the user who is moving straight ahead changes in conjunction with the walking cycle. For this reason, the handle load waveform information has a peak point that is convex in the Fz + direction when the toe of the right foot or left foot is separated from the ground, that is, when the toe is away from the ground. Therefore, the number of steps can be calculated by counting one step from the peak point to the next peak point. The method for calculating the convex peak point may be calculated based on, for example, a point at which the amount of change in the handle load changes from increase to decrease, or a quadratic curve is estimated by the least square method, and the estimated quadratic curve is calculated. It may be calculated based on the maximum value of.

身体の傾きは、ハンドル荷重の情報に基づいて算出する。身体の傾きは、ユーザの重心の傾きによって生じる荷重の偏りに基づいて算出する。例えば、重心が右方向に偏った状態で歩行するユーザについては、Fx方向の荷重を身体の傾きとして算出する。 The tilt of the body is calculated based on the handle load information. The inclination of the body is calculated based on the load bias caused by the inclination of the user's center of gravity. For example, for a user who walks with the center of gravity biased to the right, the load in the Fx + direction is calculated as the body inclination.

身体の揺れは、合算した波形情報に基づいて揺らぎ周波数を算出することによって算出する。具体的には、身体情報推定部25は、推定したユーザの移動方向におけるハンドル荷重の周波数解析を行うことにより、揺らぎ周波数を算出する。   The body shake is calculated by calculating the fluctuation frequency based on the combined waveform information. Specifically, the body information estimation unit 25 calculates a fluctuation frequency by performing a frequency analysis of the handle load in the estimated movement direction of the user.

歩幅は、足指離地間の移動距離に基づいて算出される。例えば、足指離地間の移動距離は、ハンドル荷重の波形情報と駆動力の情報とに基づいて算出する。上述したように、ハンドル荷重の波形情報と歩行周期とは連動して変化する。例えば、身体情報推定部25は、ハンドル荷重の波形情報において、Fz方向に凸のピーク点と次のピーク点までを1歩としてカウントすると共に、Fx方向の荷重及び/又はMz方向のモーメントに基づいて右足か、左足かを特定する。次に、身体情報推定部25は、駆動力の情報に基づいて1歩毎に移動距離を算出する。 The stride is calculated based on the moving distance between the toes. For example, the movement distance between the toes is calculated based on the handle load waveform information and the driving force information. As described above, the handle load waveform information and the walking cycle change in conjunction with each other. For example, in the handle load waveform information, the body information estimation unit 25 counts one peak from the peak point convex in the Fz + direction to the next peak point, and calculates the load in the Fx direction and / or the moment in the Mz direction. The right foot or the left foot is specified based on this. Next, the body information estimation unit 25 calculates the movement distance for each step based on the driving force information.

筋力は、足位置毎の荷重値の偏り、左右の歩幅の差、移動量の差などから算出する。例えば、筋力は、ユーザの歩行動作毎に使う足部の筋肉(例えば、前脛骨筋、腓骨筋など)毎に6段階の評価(レベル0〜5)で表される。なお、レベルは、数字が大きくなる程、筋力が強いことを示す。   The muscular strength is calculated from the bias of the load value for each foot position, the difference between the left and right stride, the difference in the movement amount, and the like. For example, the muscular strength is expressed by six-level evaluation (levels 0 to 5) for each leg muscle (for example, anterior tibialis aneurysm, peroneus muscle) used for each user's walking motion. In addition, a level shows that muscular strength is so strong that a number becomes large.

実施の形態3では、上述した身体情報のデータは、10歩分の情報に基づいて算出している。具体的には、10歩分のデータの平均値を身体情報として算出している。なお、身体情報は、10歩分のデータの平均値に限定されない。例えば、身体情報は、10歩分のデータに限らず、1歩以上10歩未満のデータ、10歩より多い歩数のデータ、又は(10歩分のデータ)×(複数回のデータ)等に基づいて算出されてもよい。また、身体情報は、10歩分のデータの平均値以外に中央値などによって算出してもよい。   In Embodiment 3, the above-described physical information data is calculated based on information for 10 steps. Specifically, an average value of data for 10 steps is calculated as physical information. The physical information is not limited to the average value of data for 10 steps. For example, the physical information is not limited to data for 10 steps, but is based on data of 1 step or more and less than 10 steps, data on the number of steps greater than 10 steps, or (data for 10 steps) × (multiple data). May be calculated. Further, the physical information may be calculated by a median value in addition to the average value of the data for 10 steps.

このようにして算出された身体情報のデータは、身体情報データベース26に記憶される。また、身体情報データベース26に記憶された身体情報は、身体情報の推定が行われると、新しい情報に更新される。   The physical information data calculated in this way is stored in the physical information database 26. Further, the physical information stored in the physical information database 26 is updated to new information when the physical information is estimated.

図26Aは、ロボット61の身体情報データベース26に記憶されている身体情報の一例である。図26Aに示すように、ユーザAの身体情報として、歩行速度、歩行率、身体の傾き、身体の揺れ、歩幅、足部の筋力を用いている。   FIG. 26A is an example of physical information stored in the physical information database 26 of the robot 61. As shown in FIG. 26A, as the body information of the user A, walking speed, walking rate, body tilt, body shake, stride, and leg muscle strength are used.

図26Bは、ロボット61の身体情報データベース26に記憶されている身体情報の別例である。図26Bに示すように、ユーザAの直進動作の身体情報として、歩行速度、歩行率、移動方向の平均荷重、重心の偏り方向の平均荷重、移動方向の揺らぎ周波数、左右方向の揺らぎ周波数、歩幅、足部の筋力を用いている。また、図26Bに示す身体情報は、ハンドル荷重の入力波形が「No.1」と「No.3」の2つを合算していることが表示されている。   FIG. 26B is another example of the physical information stored in the physical information database 26 of the robot 61. As shown in FIG. 26B, the body information of the straight movement of the user A includes walking speed, walking rate, average load in the moving direction, average load in the biased direction of the center of gravity, fluctuation frequency in the moving direction, fluctuation frequency in the left-right direction, step length , Using the muscle strength of the foot. In addition, the body information shown in FIG. 26B indicates that the input waveform of the handle load is the sum of “No. 1” and “No. 3”.

[ユーザの移動意図の推定]
実施の形態3では、身体情報に基づいてハンドル荷重を補正し、補正したハンドル荷重の情報に基づいてユーザの移動意図を推定している。図27は、ロボット61のユーザの移動意図の推定処理の例示的なフローチャートを示す。
[Estimation of user's intention to move]
In the third embodiment, the handle load is corrected based on the body information, and the user's intention to move is estimated based on the corrected handle load information. FIG. 27 shows an exemplary flowchart of a process of estimating the movement intention of the user of the robot 61.

図27に示すように、ステップST61において、検知部13がハンドル荷重の情報を取得する。   As illustrated in FIG. 27, in step ST61, the detection unit 13 acquires handle load information.

ステップST62において、身体情報推定部25は、ハンドル荷重の情報に基づいてユーザの移動方向に対応する身体情報を取得する。具体的には、身体情報推定部25は、ハンドル荷重の情報に基づいて、ユーザの移動方向を推定する。次に、身体情報推定部25は、推定したユーザの移動方向に対応する身体情報を、身体情報データベース26から取得する。身体情報推定部25は、取得した身体情報を荷重補正部18に送信する。   In step ST62, the body information estimation unit 25 acquires body information corresponding to the moving direction of the user based on the handle load information. Specifically, the body information estimation unit 25 estimates the moving direction of the user based on the handle load information. Next, the body information estimation unit 25 acquires body information corresponding to the estimated movement direction of the user from the body information database 26. The body information estimation unit 25 transmits the acquired body information to the load correction unit 18.

ステップST63において、荷重補正部18は、身体情報に基づいて、ハンドル荷重の情報に補正をかけるか否かの閾値を設定する。このステップST63では、荷重補正部18が、ユーザの身体能力に応じて、ハンドル荷重の情報の補正に閾値を設定することによって、補正の強度を調整している。   In step ST63, the load correction unit 18 sets a threshold value as to whether or not to correct the handle load information based on the body information. In step ST63, the load correction unit 18 adjusts the intensity of the correction by setting a threshold value for correcting the handle load information in accordance with the user's physical ability.

実施の形態3において、補正をかけるか否かの閾値とは、身体の傾き(傾き方向にかかる荷重)、身体の揺れ(揺らぎ周波数)などの補正をかけるか否かの閾値を意味する。   In the third embodiment, the threshold value indicating whether or not to apply correction means a threshold value indicating whether or not to correct body tilt (load applied in the tilt direction), body shake (fluctuation frequency), and the like.

本明細書において、補正の強度とは、補正のかかりやすさを意味している。補正の強度が高いとは、補正がかかりやすいことを意味し、補正の強度が低いとは、補正がかかりにくいことを意味する。   In this specification, the intensity of correction means the ease with which correction is performed. A high correction intensity means that correction is easily performed, and a low correction intensity means that correction is difficult to apply.

例えば、身体能力の高いユーザは、ハンドル荷重の補正をかけなくてもユーザの意図通りに歩行することができる。この場合、ユーザが速く移動したいために、直進方向に荷重を大きくかけても、ハンドル荷重を小さく補正される可能性がある。これを回避するため、荷重補正部18は、閾値を高く設定し、補正の強度を低くする。一方、身体能力の低いユーザは、身体の傾き又は揺れが大きく、ハンドル荷重の補正をかけないと、ユーザの意図通りに歩行することが難しい。この場合、荷重補正部18は、閾値を低く設定し、補正の強度を高くする。   For example, a user with high physical ability can walk as intended by the user without correcting the handle load. In this case, since the user wants to move quickly, the handle load may be corrected to be small even if the load is increased in the straight direction. In order to avoid this, the load correction unit 18 sets the threshold value high and reduces the correction strength. On the other hand, a user with low physical ability has a large tilt or shake of the body, and it is difficult to walk as intended by the user unless the handle load is corrected. In this case, the load correction unit 18 sets the threshold value low and increases the correction strength.

本明細書において、身体能力の高いユーザとは、例えば、ユーザと同年代の人々の平均の身体能力以上の身体能力を有するユーザを意味する。また、身体能力の低いユーザとは、例えば、ユーザと同年代の人々の平均の身体能力よりも低い身体能力を有するユーザを意味する。   In the present specification, a user having high physical ability means, for example, a user having physical ability equal to or greater than the average physical ability of people of the same age as the user. In addition, a user having low physical ability means, for example, a user having physical ability lower than the average physical ability of people of the same age as the user.

実施の形態3では、荷重補正部18は、ユーザと同年代の人の平均の身体情報を基準にユーザの身体能力の高さを判定している。具体的には、荷重補正部18は、基準となる身体情報として、ユーザと同年代の人々の歩行速度の平均値(以下、「同年代の平均歩行速度」と称する)を用いて、ユーザの身体能力の高さを判定している。例えば、荷重補正部18は、ユーザの歩行速度が同年代の平均歩行速度以上である場合、身体能力が高いと判定し、ユーザの歩行速度が同年代の平均歩行速度より遅い場合、身体能力が低いと判定する。   In Embodiment 3, the load correction | amendment part 18 determines the height of a user's physical ability on the basis of the average body information of the person of the same age as a user. Specifically, the load correction unit 18 uses the average value of walking speeds of people of the same age as the user (hereinafter referred to as “average walking speed of the same age”) as the physical information serving as a reference, and uses the physical ability of the user. Judging the height. For example, when the user's walking speed is equal to or higher than the average walking speed of the same age, the load correction unit 18 determines that the physical ability is high, and when the user's walking speed is slower than the average walking speed of the same age, the physical ability is low. judge.

ユーザと同年代の人の平均の身体情報は、例えば、身体情報データベース26に記憶されている。なお、ユーザと同年代の人の平均の身体情報とは、例えば、ユーザが63歳である場合、63歳の人々の平均の身体情報を意味する。ユーザと同年代の人の平均の身体情報は、例えば、身体情報データベース26に記憶されている。実施の形態3では、身体情報推定部25が、荷重補正部18にユーザの身体情報を送信するときに、ユーザと同年代の人の平均の身体情報を送信してもよい。   The average physical information of people of the same age as the user is stored in the physical information database 26, for example. Note that the average physical information of people of the same age as the user means, for example, average physical information of people aged 63 when the user is 63 years old. The average physical information of people of the same age as the user is stored in the physical information database 26, for example. In Embodiment 3, when the body information estimation part 25 transmits a user's body information to the load correction | amendment part 18, you may transmit the average body information of the person of the same age as a user.

荷重補正部18は、ユーザの身体能力が高い、即ちユーザの歩行速度が同年代の平均歩行速度以上であると判定した場合、補正をかけるか否かの閾値を高く設定する。一方、荷重補正部18は、ユーザの身体能力が低い、即ち、ユーザの歩行速度が同年代の平均歩行速度よりも遅いと判定した場合、補正をかけるか否かの閾値を低く設定する。このように、実施の形態3では、補正をかけるか否かの閾値を決定する基準として歩行速度を用いている。   When it is determined that the user's physical ability is high, that is, the user's walking speed is equal to or higher than the average walking speed of the same age, the load correction unit 18 sets a high threshold value for whether or not to apply correction. On the other hand, when it is determined that the user's physical ability is low, that is, the user's walking speed is slower than the average walking speed of the same age, the load correction unit 18 sets a low threshold for whether or not to apply correction. As described above, in the third embodiment, the walking speed is used as a reference for determining a threshold value for determining whether or not to apply correction.

一例として、荷重補正部18が、ユーザの歩行速度が同年代の平均歩行速度以上であると判定した場合について説明する。この例において、ユーザと同年代の人々の直進方向の荷重の平均値が20Nである場合、荷重補正部18は、身体の傾きの補正の閾値を20Nに設定する。また、ユーザと同年代の人々の直進方向の揺れの平均値が1.0Hzである場合、荷重補正部18は、身体の揺れの補正の閾値を1.0Hzに設定する。このように、身体能力の高いユーザに対しては、閾値を高く設定し、補正をかかりにくくすることができる。   As an example, a case where the load correction unit 18 determines that the user's walking speed is equal to or higher than the average walking speed of the same age will be described. In this example, when the average value of the load in the straight line direction of people of the same age as the user is 20N, the load correction unit 18 sets the correction threshold of the body inclination to 20N. Moreover, when the average value of the straight-direction swing of people of the same age as the user is 1.0 Hz, the load correction unit 18 sets the correction threshold of the body swing to 1.0 Hz. Thus, for users with high physical ability, the threshold value can be set high to make correction difficult.

また、荷重補正部18が、ユーザの歩行速度が同年代の平均歩行速度より遅いと判定した場合について説明する。この例において、身体能力が低いユーザの場合は、常に荷重傾向に応じた補正を行ってもよい。なお、ユーザの身体能力が低いユーザに対して補正がかかりやすくなるように、身体能力の高いユーザの閾値よりも低い閾値を設定する形でもよい。   Moreover, the case where the load correction | amendment part 18 determines with a user's walking speed being slower than the average walking speed of the same age is demonstrated. In this example, in the case of a user with low physical ability, correction according to the load tendency may be always performed. In addition, the form which sets a threshold value lower than the threshold value of a user with high physical ability may be sufficient so that correction may be easily applied to a user with low physical ability.

ステップST64において、荷重補正部18は、ハンドル荷重の情報がステップST63で設定した閾値以上であるか否かを判定する。ハンドル荷重の情報が閾値以上である場合、ハンドル荷重の情報を補正するためにステップST65に進む。ハンドル荷重の情報が閾値未満である場合、ステップST67に進む。   In step ST64, the load correction unit 18 determines whether or not the handle load information is greater than or equal to the threshold set in step ST63. If the handle load information is greater than or equal to the threshold value, the process proceeds to step ST65 to correct the handle load information. When the handle load information is less than the threshold value, the process proceeds to step ST67.

一例として、ユーザの歩行速度が同年代の平均歩行速度以上であると判定されている場合、荷重補正部18は、直進方向に20N以上の荷重が加わったときか、又は直進方向の揺れが1.0Hz以上になったときに、ステップST65に進む。一方、荷重補正部18は、直進方向に20N未満の荷重が加わっており、且つ、直進方向の揺れが1.0Hz未満の場合、ステップST67へ進む。   As an example, when it is determined that the user's walking speed is equal to or higher than the average walking speed of the same age, the load correction unit 18 is applied when a load of 20 N or more is applied in the straight traveling direction, or the swing in the straight traveling direction is 1. When it becomes 0 Hz or more, the process proceeds to step ST65. On the other hand, when a load of less than 20N is applied in the straight direction and the fluctuation in the straight direction is less than 1.0 Hz, the load correction unit 18 proceeds to step ST67.

また、ユーザの歩行速度が同年代の平均歩行速度より遅いと判定されている場合、荷重補正部18は、直進方向の揺れが0Hz以上になったときに、ステップST65に進む。実施の形態3では、直進方向の揺れの補正の閾値が0Hzに設定されているため、ハンドル荷重が加わった場合、実質的に補正がかかる設定になっている。   When it is determined that the user's walking speed is slower than the average walking speed of the same age, the load correction unit 18 proceeds to step ST65 when the straight-direction swing is 0 Hz or more. In the third embodiment, since the threshold value for correcting the straight direction swing is set to 0 Hz, when the handle load is applied, the correction is substantially applied.

ステップST65において、荷重補正部18は、荷重傾向データ(揺らぎ周波数など)に基づいて、ハンドル荷重の情報を補正する。ステップST65については、実施の形態1及び実施の形態2の荷重の補正の処理と同じため、説明を省略する。   In step ST65, the load correction unit 18 corrects the handle load information based on the load tendency data (fluctuation frequency and the like). Since step ST65 is the same as the load correction process of the first and second embodiments, the description thereof is omitted.

ステップST66において、ユーザ移動意図推定部19は、補正したハンドル荷重の情報に基づいてユーザの移動意図(移動方向、移動速度)を推定する。ステップST66については、実施の形態1及び実施の形態2のユーザ移動意図推定の処理と同じため、説明を省略する。   In step ST66, the user movement intention estimation unit 19 estimates the user's movement intention (movement direction, movement speed) based on the corrected handle load information. Since step ST66 is the same as the user movement intention estimation process in the first and second embodiments, the description thereof is omitted.

ステップST67において、荷重補正部18は、ハンドル荷重の情報を補正せずにユーザの移動意図を推定する。ステップST67については、実施の形態1及び実施の形態2のユーザ移動意図推定の処理と同じため、説明を省略する。   In step ST67, the load correction unit 18 estimates the user's intention to move without correcting the handle load information. About step ST67, since it is the same as the process of user movement intention estimation of Embodiment 1 and Embodiment 2, description is abbreviate | omitted.

このように、ロボット61では、身体情報に基づいて、荷重の補正を行うか否かの閾値を設定することによって、ユーザの身体能力に応じた歩行支援を行っている。   As described above, the robot 61 performs walking support according to the physical ability of the user by setting a threshold value for determining whether or not to correct the load based on the physical information.

[効果]
実施の形態3に係る歩行支援ロボット61によれば、以下の効果を奏することができる。
[effect]
According to the walking assist robot 61 according to Embodiment 3, the following effects can be achieved.

実施の形態3に係る歩行支援ロボット61によれば、身体情報に基づいて、荷重の補正を行うか否かの閾値を設定している。このような構成により、補正の強度を調整することができるため、ユーザの身体能力に応じた歩行支援を行うことができる。   According to the walking assist robot 61 according to the third embodiment, the threshold value for determining whether or not to correct the load is set based on the body information. With such a configuration, the intensity of correction can be adjusted, so that walking support according to the user's physical ability can be performed.

例えば、身体能力の高いユーザは、補正をかけずともユーザの意図通りに歩行することができる。この場合、ロボット61は、補正をかけるか否かの閾値を高くすることによってハンドル荷重の補正がかかり過ぎるのを抑制することができる。例えば、ユーザが速く直進したいと、ハンドル荷重をかけているにも関わらず、補正により速度が抑えられるというようなユーザの意図に反する制御を抑制することができる。   For example, a user with high physical ability can walk as intended by the user without correction. In this case, the robot 61 can suppress the correction of the handle load from being excessively applied by increasing the threshold value for determining whether or not to apply the correction. For example, it is possible to suppress control contrary to the user's intention such that if the user wants to go straight ahead quickly, the speed is suppressed by the correction even though the handle load is applied.

また、身体能力の低いユーザは、ユーザの意図しない荷重がハンドルにかかる場合がある。この場合、ロボット61は、補正をかけるか否かの閾値を低くすることによって、ハンドル荷重の補正をかかりやすくする。これにより、身体能力の低いユーザであっても、ユーザの意図通りに歩行することができる。   In addition, a user with low physical ability may receive a load on the handle that is not intended by the user. In this case, the robot 61 makes it easier to correct the handle load by lowering the threshold value for determining whether or not to apply the correction. Thereby, even a user with low physical ability can walk as the user intends.

なお、実施の形態3では、補正をかけるか否かの閾値を決定する基準として歩行速度を用いる例について説明したが、これに限定されない。閾値を決定する基準は、身体情報に基づいて設定されていればよく、例えば、歩行速度、歩行率、歩幅、筋力、荷重の偏り、荷重の揺れ、又はこれらの組み合わせを用いてもよい。これらの項目を、閾値を決定する基準とすることで、補正の強度をより細かく設定することができる。   In the third embodiment, the example in which the walking speed is used as a reference for determining the threshold value for whether or not to apply correction is described. However, the present invention is not limited to this. The reference for determining the threshold may be set based on physical information, and for example, walking speed, walking rate, stride, muscle strength, load bias, load swing, or a combination thereof may be used. By using these items as criteria for determining the threshold value, the intensity of correction can be set more finely.

また、閾値を決定する基準は、ユーザと同年代の人々の身体情報(歩行速度、歩行率など)の平均値、中央値などを用いてもよい。   In addition, as a criterion for determining the threshold, an average value, a median value, or the like of physical information (walking speed, walking rate, etc.) of people of the same age as the user may be used.

実施の形態3では、ユーザの身体能力が低い、即ち、ユーザの歩行速度が同年代の平均歩行速度より遅いと判定された場合、直進方向の身体の揺れの補正の閾値を0Hzに設定する例を説明したが、これに限定されない。ユーザの身体能力が低い場合、例えば、身体の揺れの補正の閾値を0.5Hzなどの異なる値に設定してもよし、身体の傾きの補正の閾値を直進方向に10Nに設定してもよい。   In the third embodiment, when it is determined that the user's physical ability is low, that is, the user's walking speed is slower than the average walking speed of the same age, an example of setting the threshold for correcting the body shake in the straight direction to 0 Hz Although described, it is not limited to this. When the user's physical ability is low, for example, the body shake correction threshold value may be set to a different value such as 0.5 Hz, or the body tilt correction threshold value may be set to 10 N in the straight direction. .

実施の形態3では、ユーザの身体能力が高い、即ち、ユーザの歩行速度が同年代の平均歩行速度以上であると判定された場合、ユーザと同年代の人々の身体の傾きの荷重の平均値20N、身体の揺れの平均値1.0Hzを閾値として設定する例を説明したが、これに限定されない。ユーザの身体能力が高い場合、例えば、閾値を異なる値に設定してもよいし、補正を行わないように設定してもよい。   In Embodiment 3, when it is determined that the user's physical ability is high, that is, the user's walking speed is equal to or higher than the average walking speed of the same age, an average value 20N of the load of the body inclination of people of the same age as the user, Although the example which sets the average value 1.0Hz of a body shake as a threshold value was demonstrated, it is not limited to this. When the user's physical ability is high, for example, the threshold value may be set to a different value or may be set not to be corrected.

実施の形態3では、荷重補正部18がユーザと同年代の人々の身体情報を基準にユーザの身体能力の高さを判定することによって、ユーザの身体能力に応じた閾値を設定する例について説明したが、これに限定されない。   In Embodiment 3, the load correction | amendment part 18 demonstrated the example which sets the threshold value according to a user's physical ability by determining the height of a user's physical ability based on the physical information of people of the same age as a user. However, it is not limited to this.

一例として、荷重補正部18が、年代別の身体能力に応じて閾値を設定する例を説明する。この例では、年代別に閾値が設定されている。例えば、50歳以上60歳未満の年代、60歳以上70未満の年代、70歳以上80歳未満の年代では、進行方向の荷重の閾値をそれぞれの年代の平均値15N、10N、5Nに設定し、進行方向の揺れの閾値をそれぞれの年代の平均値1.0Hz、1.2Hz、1.4Hzに設定してもよい。   As an example, the load correction part 18 demonstrates the example which sets a threshold value according to the physical ability according to age. In this example, a threshold is set for each age. For example, in the ages of 50 to 60 years old, the ages of 60 to 70 years of age, and the ages of 70 to 80 years of age, the load threshold in the traveling direction is set to the average value of each age 15N, 10N, 5N. The threshold value of the shaking in the traveling direction may be set to an average value of each age of 1.0 Hz, 1.2 Hz, and 1.4 Hz.

この例において、荷重補正部18は、ユーザの身体情報に基づいて、ユーザがどの年代の身体能力を有しているかを判定し、その年代に応じた閾値を設定してもよい。例えば、荷重補正部18は、ユーザの身体情報(歩行速度、歩行率など)に基づいて、ユーザの身体能力が60歳以上70未満の年代の身体能力に相当すると判定した場合、進行方向の荷重の閾値を10Nに設定し、進行方向の揺れの閾値を1.2Hzに設定してもよい。   In this example, the load correction unit 18 may determine which age the body has a physical ability based on the user's physical information, and may set a threshold corresponding to the age. For example, when the load correction unit 18 determines that the user's physical ability corresponds to the physical ability of the age of 60 years old or older and less than 70 based on the user's physical information (walking speed, walking rate, etc.), the load in the traveling direction May be set to 10 N, and the threshold value of the shaking in the traveling direction may be set to 1.2 Hz.

実施の形態3では、ユーザの身体能力が高い場合と低い場合の閾値の設定の例について説明したが、これに限定されない。例えば、ユーザの身体能力が低いと判定された場合、上述したように、年代別の身体能力に応じて設定された閾値を設定してもよい。例えば、ユーザの身体能力が低いと判定された場合、年代別の身体能力に応じて段階的に閾値の値を変更してもよい。   In the third embodiment, the example of setting the threshold when the physical ability of the user is high and low is described, but the present invention is not limited to this. For example, when it is determined that the user's physical ability is low, as described above, a threshold set according to the physical ability by age group may be set. For example, when it is determined that the user's physical ability is low, the threshold value may be changed stepwise according to the physical ability of each age group.

実施の形態3では、身体情報推定部25は、ステップST54で合算した波形情報と、ステップST55で取得した駆動力の情報とに基づいて、身体情報を推定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、身体情報推定部25は、ステップST54で合算した波形情報と、アクチュエータ制御部21で測定された回転体16の回転量と、に基づいて、身体情報を推定してもよい。   In Embodiment 3, although the body information estimation part 25 demonstrated the example which estimates body information based on the waveform information added by step ST54, and the information of the driving force acquired by step ST55, it is limited to this. Not. For example, the body information estimation unit 25 may estimate the body information based on the waveform information added in step ST54 and the rotation amount of the rotating body 16 measured by the actuator control unit 21.

[ユーザ通知部]
図28は、ロボット61の歩行支援の制御構成を示す別の制御ブロック図を示す。図28に示すように、ロボット61は、ユーザ通知部27を備えてもよい。
[User Notification Section]
FIG. 28 shows another control block diagram illustrating a control configuration of walking support of the robot 61. As shown in FIG. 28, the robot 61 may include a user notification unit 27.

ユーザ通知部27は、身体情報と、ユーザ移動意図とのうち少なくとも一方をユーザに通知する。具体的には、ユーザ通知部27は、身体情報推定部25から推定した身体情報を取得する。また、ユーザ通知部27は、ユーザ移動意図推定部19からユーザの移動意図の情報を取得する。   The user notification unit 27 notifies the user of at least one of physical information and user movement intention. Specifically, the user notification unit 27 acquires physical information estimated from the physical information estimation unit 25. In addition, the user notification unit 27 acquires information on the user's movement intention from the user movement intention estimation unit 19.

ユーザ通知部27は、例えば、LED、ディスプレイ、又はスピーカーなどで構成される。なお、ユーザ通知部27は、LED、ディスプレイ、スピーカー、又はこれらの組み合わせで構成されていてもよい。   The user notification unit 27 includes, for example, an LED, a display, or a speaker. In addition, the user notification part 27 may be comprised by LED, a display, a speaker, or these combination.

ユーザ通知部27がLEDを有する場合を説明する。ユーザ通知部27は、例えば、身体情報を取得したとき、身体情報に基づいて荷重を補正し、ユーザの移動意図を推定したときにLEDを点灯してもよい。なお、LEDの点灯のパターンに応じて、提示したい情報を識別してもよい。   A case where the user notification unit 27 includes an LED will be described. For example, when the user notification unit 27 acquires physical information, the user notification unit 27 may correct the load based on the physical information and turn on the LED when the user's intention to move is estimated. In addition, you may identify the information to present according to the lighting pattern of LED.

ユーザ通知部27がディスプレイを有する場合を説明する。ユーザ通知部27は、身体情報を取得したとき、例えば、ディスプレイ上に「あなたの歩行速度は○○です」、「歩行率は○○です」、「右足の筋力が弱いです」などのメッセージを表示してもよい。また、ユーザ通知部27は、身体情報に基づいて荷重を補正し、ユーザの移動意図を推定したとき、例えば、ディスプレイ上に「あなたに合わせて支えます」、「あなたに合わせて制御を変えます」、「ブレーキを強めます」、「揺れを抑えます」、「安定させます」などのメッセージを表示してもよい。なお、ディスプレイに表示するメッセージは、これらに限定されない。   A case where the user notification unit 27 has a display will be described. When the user notification unit 27 acquires physical information, for example, a message such as “Your walking speed is OO”, “Walking rate is OO”, or “Right leg muscle strength is weak” is displayed on the display. It may be displayed. In addition, when the user notification unit 27 corrects the load based on the body information and estimates the user's intention to move, for example, “support to you” on the display, “change the control to suit you” ”,“ Strengthen brake ”,“ Suppress shaking ”,“ Stabilize ”, etc. may be displayed. Note that the message displayed on the display is not limited to these.

ユーザ通知部27がスピーカーを有する場合を説明する。ユーザ通知部27は、身体情報を取得したとき、例えば、スピーカーによって「あなたの歩行速度は○○です」、「歩行率は○○です」、「右足の筋力が弱いです」などの音声を出力してもよい。また、ユーザ通知部27は、身体情報に基づいて荷重を補正し、ユーザの移動意図を推定したとき、例えば、スピーカーによって、「あなたに合わせて支えます」、「あなたに合わせて制御を変えます」、「ブレーキを強めます」、「揺れを抑えます」、「安定させます」などの音声を出力してもよい。なお、スピーカーによって出力する音声は、これらに限定されない。   A case where the user notification unit 27 includes a speaker will be described. When the user notification unit 27 acquires physical information, for example, the speaker outputs sounds such as “Your walking speed is XX”, “Walking rate is XX”, “Right leg muscle strength is weak”, etc. May be. In addition, when the user notification unit 27 corrects the load based on the physical information and estimates the user's intention to move, the user notification unit 27, for example, uses a speaker to “support to you” or “change control to suit you” ”,“ Strengthen brake ”,“ Suppress shaking ”,“ Stabilize ”, etc. may be output. Note that the sound output by the speaker is not limited to these.

このように、ユーザ通知部27を備えることによって、ユーザは身体情報、又はロボットの歩行支援の情報を、視覚及び/又は聴覚で取得することができる。   Thus, by providing the user notification unit 27, the user can acquire body information or robot walking support information visually and / or auditoryly.

ユーザ通知部27が通知することにより、ユーザ自身が日々の身体情報を把握し、身体能力の維持及び向上へのモチベーションアップ、又は歩行時の注意力喚起に繋がる。   By the user notification unit 27 being notified, the user himself / herself grasps daily physical information, which leads to motivation to maintain and improve physical ability, or alertness at the time of walking.

また、ユーザ通知部27が通知することにより、ロボット61の制御状態をユーザが把握することができ、ブレーキが強まるような操作感の大きな変化に対し適応することが可能となる。   In addition, the user notification unit 27 notifies the user of the control state of the robot 61, and can adapt to a large change in operational feeling such that the brake is strengthened.

本開示をある程度の詳細さをもって各実施形態において説明したが、これらの実施形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものである。また、各実施形態における要素の組合せや順序の変化は、本開示の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。   Although this disclosure has been described in some embodiments with some detail, the disclosure of these embodiments should vary in configuration details. In addition, combinations of elements and changes in the order in each embodiment can be realized without departing from the scope and spirit of the present disclosure.

なお、実施の形態1−3において説明した荷重傾向データに基づくハンドル荷重の補正は、例示であって、これらに限定されるものではない。荷重傾向データに基づくハンドル荷重の補正としては、周知の様々な補正方法を採用してもよい。補正方法としては、例えば、重心方向の揺らぎに関して、揺らぎ度合に応じた移動平均での平滑化を行う方法、メディアンフィルタでの平滑化を行うことで揺らぎを除去する方法、周波数解析を行うことで特定周波数をカット、低減する方法を採用してもよい。   The correction of the handle load based on the load tendency data described in Embodiment 1-3 is an example, and the present invention is not limited to these. Various known correction methods may be employed as the correction of the handle load based on the load tendency data. As a correction method, for example, with respect to fluctuation in the center of gravity direction, a method of performing smoothing with a moving average according to the degree of fluctuation, a method of removing fluctuations by performing smoothing with a median filter, and performing frequency analysis You may employ | adopt the method of cutting and reducing a specific frequency.

本開示は、より快適なユーザの歩行支援を行う歩行支援ロボット及び歩行支援方法に適用可能である。   The present disclosure can be applied to a walking support robot and a walking support method that perform walking support of a more comfortable user.

1、51、61 歩行支援ロボット
11 本体部
12 ハンドル部
13 検知部
14 移動装置
15 荷重傾向データ生成部
16 回転体
17 駆動部
18 荷重補正部
19 ユーザ移動意図推定部
20 駆動力算出部
21 アクチュエータ制御部
22 アクチュエータ
23 ユーザ荷重傾向抽出部
24 荷重傾向マップ
25 身体情報推定部
26 身体情報データベース
27 ユーザ通知部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 51, 61 Walking assistance robot 11 Main part 12 Handle part 13 Detection part 14 Moving device 15 Load tendency data generation part 16 Rotating body 17 Drive part 18 Load correction part 19 User movement intention estimation part 20 Driving force calculation part 21 Actuator control Unit 22 Actuator 23 User load tendency extraction unit 24 Load trend map 25 Physical information estimation unit 26 Physical information database 27 User notification unit

Claims (19)

ユーザの歩行を支援する歩行支援ロボットであって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記ユーザが把持可能なハンドル部と、
前記ハンドル部にかかる荷重を検知する検知部と、
回転体を有し、前記検知部で検知した荷重に応じて前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させる移動装置と、
当該歩行支援ロボットの移動中に取得した前記ハンドル部にかかった過去の荷重データに基づいて、前記ハンドル部にかかる荷重の傾向を示す荷重傾向データを生成する荷重傾向データ生成部と、
を備え、
前記移動装置は、前記検知部で検知した荷重と、前記荷重傾向データ生成部で生成された荷重傾向データとに基づいて、前記回転体の回転量を制御するアクチュエータを有する、
歩行支援ロボット。
A walking support robot that supports user walking,
The main body,
A handle portion provided on the main body portion and grippable by the user;
A detection unit for detecting a load applied to the handle unit;
A moving device that has a rotating body and moves the walking support robot by controlling the rotation of the rotating body according to the load detected by the detection unit;
Based on past load data applied to the handle part acquired during the movement of the walking support robot, a load tendency data generation unit that generates load tendency data indicating a load tendency applied to the handle part;
With
The moving device includes an actuator that controls the amount of rotation of the rotating body based on the load detected by the detection unit and the load tendency data generated by the load tendency data generation unit.
Walking support robot.
前記移動装置は、更に、前記荷重傾向データに基づいて、前記検知部で検知した荷重の値を補正する荷重補正部を有し、
前記アクチュエータは、前記荷重補正部で補正された荷重の値に基づいて、前記回転体の回転量を制御する、
請求項1に記載の歩行支援ロボット。
The moving device further includes a load correction unit that corrects a load value detected by the detection unit based on the load tendency data.
The actuator controls the amount of rotation of the rotating body based on the load value corrected by the load correction unit.
The walking support robot according to claim 1.
前記荷重傾向データ生成部は、当該歩行支援ロボットの移動動作毎の荷重傾向データを生成し、
前記荷重補正部は、前記荷重が検知された際の当該歩行支援ロボットの移動動作に対応する前記荷重傾向データに基づいて、前記荷重の値を補正する、
請求項2に記載の歩行支援ロボット。
The load tendency data generation unit generates load tendency data for each movement operation of the walking support robot,
The load correction unit corrects the value of the load based on the load tendency data corresponding to the movement operation of the walking support robot when the load is detected.
The walking support robot according to claim 2.
前記荷重補正部は、当該歩行支援ロボットの移動動作に対応する前記荷重傾向データが所定の閾値以上になった場合、前記荷重傾向データに基づいて、前記荷重の値を補正する、
請求項3に記載の歩行支援ロボット。
The load correction unit corrects the value of the load based on the load tendency data when the load tendency data corresponding to the movement operation of the walking support robot is equal to or greater than a predetermined threshold.
The walking support robot according to claim 3.
前記荷重傾向データは、前記過去の荷重データから算出された揺らぎの周波数であり、
前記荷重補正部は、前記検知部で検知された荷重から前記揺らぎの周波数成分をフィルタリングすることによって前記荷重の値を補正する、
請求項2〜4のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。
The load tendency data is a fluctuation frequency calculated from the past load data,
The load correction unit corrects the value of the load by filtering the frequency component of the fluctuation from the load detected by the detection unit,
The walking support robot according to any one of claims 2 to 4.
前記荷重傾向データは、前記過去の荷重データから算出された平均荷重値であり、
前記荷重補正部は、前記平均荷重値に基づいて前記荷重の値を補正する、
請求項2〜4のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。
The load tendency data is an average load value calculated from the past load data,
The load correction unit corrects the load value based on the average load value.
The walking support robot according to any one of claims 2 to 4.
前記荷重補正部は、前記検知部で検知された荷重から前記平均荷重値を減算することによって前記荷重の値を補正する、
請求項6に記載の歩行支援ロボット。
The load correction unit corrects the value of the load by subtracting the average load value from the load detected by the detection unit.
The walking support robot according to claim 6.
更に、
前記ユーザの身体情報を推定する身体情報推定部を備え、
前記荷重補正部は、前記身体情報推定部で推定された前記身体情報に基づいて、前記荷重の値を補正する、
請求項2〜7のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。
Furthermore,
A body information estimation unit for estimating the user's body information;
The load correction unit corrects the value of the load based on the body information estimated by the body information estimation unit.
The walking support robot according to any one of claims 2 to 7.
更に、
前記身体情報を前記ユーザに通知するユーザ通知部を備える、請求項8に記載の歩行支援ロボット。
Furthermore,
The walking support robot according to claim 8, further comprising a user notification unit that notifies the user of the physical information.
更に、
前記補正された荷重の値に基づいて前記ユーザの移動意図を推定するユーザ移動意図推定部を備え、
前記ユーザ通知部は、前記ユーザの移動意図を前記ユーザに通知する、
請求項9に記載の歩行支援ロボット。
Furthermore,
A user movement intention estimation unit that estimates the movement intention of the user based on the corrected load value;
The user notification unit notifies the user of the user's intention to move.
The walking support robot according to claim 9.
更に、
前記ハンドル部にかかる荷重と前記回転体の回転量との対応関係を示す制御テーブルを格納する記憶部を備え、
前記アクチュエータは、前記記憶部に格納された前記制御テーブルによって、前記検知部で検知された荷重に対応する回転量で前記回転体を駆動制御し、
前記制御テーブルは、前記荷重傾向データに基づいて前記荷重の値を修正することによって更新される、
請求項1に記載の歩行支援ロボット。
Furthermore,
A storage unit for storing a control table indicating a correspondence relationship between a load applied to the handle unit and a rotation amount of the rotating body;
The actuator drives and controls the rotating body with a rotation amount corresponding to the load detected by the detection unit by the control table stored in the storage unit,
The control table is updated by correcting the load value based on the load trend data.
The walking support robot according to claim 1.
前記検知部は、前記ハンドル部にかかる複数の軸方向の荷重を検知し、
前記移動装置は、前記複数の軸方向のそれぞれにかかる荷重の大きさに応じて、前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットの移動動作を切り替える、
請求項1〜11のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。
The detection unit detects a plurality of axial loads applied to the handle unit,
The moving device switches the movement operation of the walking support robot by controlling the rotation of the rotating body according to the load applied to each of the plurality of axial directions.
The walking support robot according to any one of claims 1 to 11.
前記移動動作は、当該歩行支援ロボットの直進動作、後退動作及び旋回動作を含む、請求項12に記載の歩行支援ロボット。   The walking support robot according to claim 12, wherein the moving operation includes a straight movement operation, a backward movement operation, and a turning operation of the walking support robot. 前記アクチュエータは、前記荷重傾向データに基づいて、前記旋回動作における旋回半径を変更する、請求項13に記載の歩行支援ロボット。   The walking assist robot according to claim 13, wherein the actuator changes a turning radius in the turning motion based on the load tendency data. 歩行支援ロボットを用いてユーザの歩行を支援する歩行支援方法であって、
前記歩行支援ロボットのハンドル部にかかる荷重を検知部によって検知するステップ、
前記歩行支援ロボットの移動中に取得した前記ハンドル部にかかった過去の荷重データに基づいて、前記ハンドル部にかかる荷重の傾向を示す荷重傾向データを生成するステップ、
前記検知部で検知した荷重と前記荷重傾向データとに基づいて、前記歩行支援ロボットの移動装置に備えられる回転体の回転量を制御するステップ、
を含む、歩行支援方法。
A walking support method for supporting a user's walking using a walking support robot,
Detecting a load applied to a handle portion of the walking support robot by a detection unit;
Generating load trend data indicating a tendency of a load applied to the handle unit based on past load data applied to the handle unit acquired during the movement of the walking support robot;
Controlling the amount of rotation of the rotating body provided in the moving device of the walking support robot based on the load detected by the detection unit and the load tendency data;
A walking support method.
更に、
前記荷重傾向データに基づいて、前記検知部で検知した荷重の値を補正するステップを含み、
前記回転体の回転量を制御するステップは、補正された荷重の値に基づいて、前記回転体の回転量を制御する、
請求項15に記載の歩行支援方法。
Furthermore,
Based on the load tendency data, including a step of correcting the value of the load detected by the detection unit,
The step of controlling the amount of rotation of the rotator controls the amount of rotation of the rotator based on the corrected load value.
The walking support method according to claim 15.
更に、
前記ユーザの身体情報を推定するステップを含み、
前記荷重の値を補正するステップは、前記身体情報に基づいて、前記荷重の値を補正する、
請求項16に記載の歩行支援方法。
Furthermore,
Estimating the user's physical information,
The step of correcting the value of the load corrects the value of the load based on the physical information.
The walking support method according to claim 16.
更に、
前記身体情報を前記ユーザに通知するステップを含む、請求項17に記載の歩行支援方法。
Furthermore,
The walking support method according to claim 17, comprising notifying the user of the physical information.
更に、
前記補正された荷重の値に基づいてユーザの移動意図を推定するステップを含み、
前記通知するステップは、前記ユーザの移動意図を前記ユーザに通知する、
請求項18に記載の歩行支援方法。
Furthermore,
Estimating a user's intention to move based on the corrected load value,
The notifying step notifies the user of the user's intention to move;
The walking support method according to claim 18.
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