JP2018050881A - 歩行動作補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歩行周期中の歩行状態に即した適切な歩行補助力を付与でき且つ歩行周期中のイレギュラーな歩行動作に対しても有効に対処可能な歩行動作補助装置を提供する。
【解決手段】本発明の歩行動作補助装置は、股関節角度関連信号に基づき大腿位相角を算出し、大腿位相角を位相パターン関数に適用して歩行動作タイミングを認識し、歩行動作タイミングを出力トルクパターンに適用して出力すべきトルク値を算出し、そのトルク値が出力されるようにアクチュエータの作動制御を行う。歩行周期完了毎に、大腿位相角及び歩行動作タイミングに関する最新位相角データとその時点で記憶している過去位相角データとを含む位相角データに対して最小二乗法によって最新の位相パターン関数を作成し、上書き保存する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、歩行動作補助装置に関する。

脚の不自由な人や脳卒中等の為に麻痺を有する人の歩行補助用又はリハビリテーション用の器具として、脚の動きを補助する電動モータ等のアクチュエータが備えられた歩行動作補助装置が提案されている（下記特許文献１〜３参照）。

詳しくは、前記特許文献１〜３に記載の従来の歩行動作補助装置は、ユーザーの大腿に装着される大腿側装具と、ユーザーの下腿に装着され且つ前記大腿側装具に対してユーザーの膝関節回り回動可能に連結された下腿側装具と、前記大腿側装具に装着され、前記下腿側装具に対して膝関節回りの補助力を付与可能なアクチュエータと、大腿に対する下腿の膝関節回りの回動角度を検出する下腿角度センサと、前記アクチュエータの作動制御を司る制御装置とを備え、前記制御装置が、前記下腿角度センサからの検出信号に基づいて前記アクチュエータの作動制御を実行するように構成されている。

即ち、前記従来の歩行動作補助装置は、前記下腿角度センサによって検出される下腿の膝関節回りの回動角度に基づいて歩行動作状態を認識し、この歩行動作状態に応じた大きさ及び方向の補助力を出力するように前記アクチュエータの作動制御を行うように構成されている。

しかしながら、歩行動作の際には、下腿は膝関節回りに回動動作しつつ、大腿は股関節回りに回動動作する。
即ち、前記従来構成においては、股関節回りに回動する大腿に対する下腿の膝関節回りの回動角度を検出しており、従って、歩行動作状態を正確に認識することが困難であった。

さらに、ユーザーが脳卒中等の為に麻痺を有する場合、大腿の歩行動作（股関節回りの大腿の前後揺動動作）は比較的正常に行えるものの、下腿の歩行動作（膝関節回りの下腿の前後揺動動作）は正常に行えないことが多い。

このような場合、前記従来の構成では、正常な歩行動作を行えない下腿の動きに基づいて前記アクチュエータの作動制御を行うことになり、この点においても、的確な歩行補助力を提供することができないおそれがあった。

これに対し、下記特許文献４には、股関節の周期的な動作によって規定される大腿位相角に基づいて歩行動作状態を認識し、認識された歩行動作状態に応じた歩行補助力を出力するようにアクチュエータの作動制御を行う歩行補助装置が開示されている。

詳しくは、前記特許文献４に記載の歩行補助装置は、大腿に対して歩行補助力を付与する付与部と、前記付与部の作動制御を行う制御部と、股関節角度及び股関節角速度の少なくとも一方を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて大腿の位相角を算出する算出部とを備え、前記制御部が、前記位相角に基づいて前記付与部の作動制御を行うように構成されている。

ここで、前記制御部は、前記算出部によって算出された前記位相角に対して単調増加処理、位相パターン学習処理及び直線化処理を行い、歩行動作が繰り返されるに従って、歩行周期に対して位相角が直線的に変化するように前記位相角を修正し、修正されて直線的に変化する位相角に対応したアシストテーブルから出力すべき大きさ及び方向を取得して前記付与部に送信する。

前記特許文献４に記載の歩行補助装置は、直線化処理によって直線的に変化するように修正された位相角に基づいて付与部の作動制御を行うように構成されており、これにより、滑らかな理想的なトルクでユーザーの歩行を補助できるとされているが、付与部に対する作動制御の基礎となる直線化処理後の位相角変化パターンは、現在の歩行周期における実際の位相角変化パターンとは大きく異なるものとなる。

従って、ユーザーが脳卒中等の為に麻痺を有するような場合等、実際の位相角変化パターンに即した歩行補助力の付与が必要なケースには適さない。

なお、実際の位相角変化パターンに即した歩行補助が必要なケースであっても、偶発的に生じ得るイレギュラーな歩行動作に対しては、適切な修正制御を行う必要がある。

特許第５７２４３１２号公報 特許第５７９９６０８号公報 特許第５３８６２５３号公報 特開２０１６−００２４０８号公報

本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、下腿を正常に歩行動作させることが困難なユーザーに対しても、歩行周期中の歩行状態に即した適切な歩行補助力を付与でき、且つ、歩行周期中に生じ得るイレギュラーな歩行動作に対しても有効に対処可能な歩行動作補助装置の提供を、目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、ユーザーの歩行動作に対して補助力を付与するアクチュエータと、サンプリングタイミング毎にユーザーの大腿の前後揺動角度である股関節角度に関連する角度関連信号を検出する大腿姿勢検出手段と、前記角度関連信号に基づいて一のサンプリングタイミングでの大腿位相角を算出する大腿位相角算出手段と、大腿位相角と歩行周期における歩行動作タイミングとの関係を規定した位相パターン関数を有し、前記大腿位相角算出手段から送られてくる大腿位相角を前記位相パターン関数に適用して前記一のサンプリングタイミングが歩行周期中のどの歩行動作タイミングにあたるかを算出する歩行動作タイミング算出手段と、歩行動作タイミング及び出力すべきトルク値の関係を規定した出力トルクパターンを有し、前記歩行動作タイミング算出手段から送られてくる歩行動作タイミングを前記出力トルクパターンに適用して前記一のサンプリングタイミングにおいて出力すべきトルク値を算出する補助トルク算出手段と、前記補助トルク算出手段によって算出されたトルク値の補助力を出力するように、前記アクチュエータの作動制御を司る作動制御手段とを備え、前記歩行動作タイミング算出手段は、歩行周期が完了する毎に、当該完了した歩行周期における大腿位相角と前記大腿位相角に対応した歩行動作タイミングとが関連付けられた最新位相角データと、その時点で記憶している過去位相角データとを含む位相角データに対して最小二乗法によって位相パターン関数を算出し、算出した位相パターン関数を上書き保存するように構成された歩行動作補助装置を提供する。

好ましくは、前記歩行動作タイミング算出手段は、大腿位相角に基づき算出される現在周期歩行動作タイミングと大腿位相角を前記位相パターン関数に適用して算出される保存周期歩行動作タイミングとの差異が所定閾値以下の場合には、歩行周期完了時に位相パターン関数を算出する際に用いる位相角データとして現在周期歩行動作タイミングを記憶し、前記差異が所定閾値を越える場合には、前記位相角データとして保存周期歩行動作タイミングを記憶するように構成される。

本発明に係る歩行動作補助装置は、ユーザーの大腿に装着される大腿側装具と、ユーザーの下腿に装着され且つ前記大腿側装具に対してユーザーの膝関節回り回動可能に連結された下腿側装具とを備え得る。
この場合、前記アクチュエータは前記大腿側装具に装着され、前記下腿側装具に対して膝関節回りの補助力を付与可能とされる。

一形態においては、前記大腿姿勢検出手段は、大腿の角速度を検出する３軸角速度センサを有するものとされる。
この場合、前記大腿位相角算出手段は、前記角速度センサからの角速度情報に基づき股関節角度及び股関節角速度を算出し、これらに基づいて大腿位相角を算出するように構成される。

他形態においては、前記大腿姿勢検出手段は、大腿の角速度を検出する３軸角速度センサ及び大腿の加速度を検出する３軸加速度センサを有するものとされる。
この場合、前記大腿位相角算出手段は、前記３軸角速度センサからの角速度データに基づき算出される第１オイラー角の高周波成分と前記３軸加速度センサからの加速度データに基づき算出される第２オイラー角の低周波成分とを合算して合算オイラー角を算出し、前記合算オイラー角から算出される股関節角度と前記股関節角度から算出される股関節角速度とに基づいて大腿位相角を算出するように構成される。

前記一形態及び他形態に係る歩行動作補助装置は、好ましくは、前記股関節角度の低周波成分を除去するハイパスフィルターを備え得る。
この場合、前記大腿位相角算出手段は、前記ハイパスフィルターによって低周波成分が除去された前記股関節角度の高周波成分を微分して前記股関節角速度を得るように構成される。

本発明に係る歩行動作補助装置によれば、サンプリングタイミング毎に検出される股関節角度関連信号に基づいて大腿位相角を算出し、一のサンプリングタイミングでの大腿位相角を位相パターン関数に適用して前記一のサンプリングタイミングが歩行周期中のどの歩行動作タイミングにあたるかを算出し、歩行動作タイミングを出力トルクパターンに適用して前記一のサンプリングタイミングにおいて出力すべきトルク値を算出し、算出されたトルク値の補助力を出力するようにアクチュエータの作動制御を行うので、下腿を正常に歩行動作させることが困難なユーザーに対しても、歩行周期中の歩行状態に即した適切な歩行補助力を付与することができる。

さらに、本発明に係る歩行動作補助装置によれば、歩行周期が完了する毎に、当該完了した歩行周期における大腿位相角と前記大腿位相角に対応した歩行動作タイミングとが関連付けられた最新位相角データと、その時点で記憶している過去位相角データとを含む位相角データに対して最小二乗法によって位相パターン関数を算出し、算出した位相パターン関数を上書き保存し、この位相パターン関数を用いて前記歩行動作タイミングを算出するので、歩行周期中にイレギュラーな歩行動作が生じたとしても、歩行状態に適した補助力を提供することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る歩行動作補助装置の斜視図である。 図２は、前記歩行動作補助装置の部分正面図である。 図３は、前記歩行動作補助装置の部分分解斜視図であって、ユーザー幅方向外方から見た状態を示している。 図４は、前記歩行動作補助装置の部分分解斜視図であって、ユーザー幅方向内方から見た状態を示している。 図５は、前記歩行動作補助装置における大腿フレーム及び下腿フレームの分解斜視図である。 図６は、前記歩行動作補助装置におけるアクチュエータユニットの部分縦断面図である。 図７は、図２におけるVII-VII線に沿った端面図である。 図８は、前記歩行動作補助装置における股関節角度算出のブロック図である。 図９は、前記歩行動作補助装置における制御装置によって算出される股関節角度θ及び股関節角速度ωを一歩行周期に亘ってプロットすることによって得られるトラジェクトリ線図である。 図１０は、前記制御装置によって算出された大腿位相角φを歩行周期毎にプロットしたグラフである。 図１１は、一歩行周期中における歩行状態の推移を示す模式図である。 図１２は、前記制御装置に予め記憶される、一歩行周期中における歩行状態とアクチュエータユニットが出力すべき補助力との関係を示す補助力制御データの一例を示すグラフである。 図１３は、前記制御装置によって実行されるアクチュエータ作動制御モードのフローチャートである。 図１４は、図１３のフローチャートにおける位相パターン関数作成処理のフローチャートである。

以下、本発明に係る歩行動作補助装置の一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２に、それぞれ、本実施の形態に係る歩行動作補助装置１の斜視図及び部分正面図を示す。
また、図３及び図４に、それぞれ、前記歩行動作補助装置１の幅方向外方側及び内方側から視た部分分解斜視図を示す。

前記歩行動作補助装置１は、脚の不自由な人や脳卒中等の為に片麻痺を有するユーザーが歩行補助の為、又は、リハビリテーションの為に装着する器具であり、付設されるアクチュエータユニット１００によって歩行補助力を付与し得るように構成されている。

本実施の形態に係る歩行動作補助装置１は、前記アクチュエータユニット１００による歩行補助力を下腿に付与し得るように構成されている。
詳しくは、図１〜図４に示すように、前記歩行動作補助装置１は、ユーザーの大腿に装着される大腿側装具１０と、ユーザーの下腿に装着された下腿側装具３０と、前記大腿側装具１０に装着され、前記下腿側装具３０に対して膝関節回りの補助力を付与可能なアクチュエータユニット１００とを備えている。

本実施の形態においては、前記大腿側装具１０は、ユーザーの大腿に装着される大腿装着体１５と、前記大腿装着体１５に連結された大腿フレーム２０とを有している。

前記大腿装着体１５は、ユーザーの大腿に装着可能とされる限り種々の形態を取り得る。
本実施の形態においては、図１に示すように、前記大腿装着体１５は、ユーザーの大腿が挿入可能で且つ大腿にフィットするような大きさの装着孔を有する筒状とされている。

図１〜図４に示すように、前記大腿フレーム２０は、ユーザーの幅方向外方側においてユーザーの大腿に沿って上下に延びる第１大腿フレーム２０（１）を有している。

本実施の形態においては、図１〜図４に示すように、前記大腿フレーム２０は、さらに、前記大腿装着体１０に挿入されたユーザーの大腿を挟んで前記第１大腿フレーム２０（１）と対向するようにユーザーの幅方向内方側においてユーザーの大腿に沿って上下に延びる第２大腿フレーム２０（２）を有している。

本実施の形態においては、前記下腿側装具３０は、ユーザーの下腿に装着される下腿装着体３５と、前記下腿装着体３５に連結された下腿フレーム４０とを有している。

前記下腿装着体３５は、ユーザーの下腿に装着可能とされる限り種々の形態を取り得る。
本実施の形態においては、図１に示すように、前記下腿装着体３５は、ユーザーの下腿が挿入可能で且つ下腿にフィットするような大きさの装着孔を有する筒状とされている。

図１〜図４に示すように、前記下腿フレーム４０は、ユーザーの幅方向外方側においてユーザーの下腿に沿って上下に延びる第１下腿フレーム４０（１）を有している。

本実施の形態においては、図１〜図４に示すように、前記下腿フレーム４０は、さらに、前記下腿装着体３０に挿入されたユーザーの下腿を挟んで前記第１下腿フレーム４０（１）と対向するようにユーザーの幅方向内方側においてユーザーの下腿に沿って上下に延びる第２下腿フレーム４０（２）を有している。

本実施の形態においては、前記下腿側装具３０は、さらに、ユーザーが足を載置する足装着体６５と、前記足装着体６５を支持し且つ前記下腿フレーム４０に連結される足フレーム６０とを有している。

前記下腿側装具３０は、前記大腿側装具１０に対してユーザーの膝関節回り回動可能に連結されている。
即ち、前記下腿フレーム４０が前記大腿フレーム２０に対してユーザーの膝関節の揺動軸線Ｘ回り回動可能に連結されている。

前述の通り、本実施の形態においては、前記大腿フレーム２０は前記第１及び第２大腿フレーム２０（１）、２０（２）を有し、前記下腿フレーム４０は第１及び第２下腿フレーム４０（１）、４０（２）を有している。

従って、前記第１下腿フレーム４０（１）が前記第１大腿フレーム２０（１）に揺動軸線Ｘ回り回動可能に連結され、前記第２下腿フレーム４０（２）が前記第２大腿フレーム２０（２）に揺動軸線Ｘ回り回動可能に連結されている。

図５に、前記大腿フレーム２０及び前記下腿フレーム４０の分解斜視図を示す。
図５に示すように、前記大腿フレーム２０は、上下方向に延びる大腿フレーム本体２１と、前記大腿フレーム本体２１の下端部を挟むように当該大腿フレーム本体２１にピン連結又は溶接等によって固着された一対の連結片２２ａ、２２ｂとを有している。

前記一対の連結片２２ａ、２２ｂは、前記大腿フレーム本体２１よりユーザーの脚から離間する側に位置する外側連結片２２ａと、前記大腿フレーム本体２１よりユーザーの脚に近接する側に位置する内側連結片２２ｂとを有している。

前記下腿フレーム４０は、前記一対の連結片２２ａ、２２ｂの間に介挿された状態で前記揺動軸線Ｘ回り回動可能に前記一対の連結片２２ａ、２２ｂに連結されている。

詳しくは、前記一対の連結片２２ａ、２２ｂ及び前記下腿フレーム４０の上部には前記揺動軸線Ｘと同軸上においてユーザー幅方向に沿った取付孔２３、４３が形成されている。

前記アクチュエータユニット１００が装着される側（ユーザーの対応する脚よりユーザー幅方向外方側）に位置する、前記第１大腿フレーム２０（１）及び前記第１下腿フレーム４０（１）は、第１回動連結具５０（１）を介して前記揺動軸線Ｘ回り回動可能に連結されている。

前記第１回動連結具５０（１）は、前記取付孔２３、４３内において互いに対して分離可能に連結される第１雌ネジ部材５１（１）及び第１雄ネジ部材５５（１）を有している。

前記第１雌ネジ部材５１（１）は、前記内側連結片２２ｂの側から前記取付孔２３に挿入される筒部５２と、前記取付孔２３よりユーザーの脚に近接する位置において前記筒部５２から径方向外方へ延在されるフランジ部５３とを有しており、前記筒部５２には自由端側に開くネジ穴が形成されている。

前記第１雄ネジ部材５５（１）は、前記外側連結片２２ａの側から前記取付孔２３内に挿入される筒部５６と、前記取付孔２３よりユーザーの脚から離間する位置において前記筒部５６から延在された係合凸部５７とを有している。

前記第１雄ネジ部材５５（１）の筒部５６には、前記取付孔２３、４３内において前記第１雌ネジ部材５１（１）の前記ネジ穴に螺入される雄ネジが形成されている。

前記第１雄ネジ部材５５（１）に形成された雄ネジ及び前記第１雌ネジ部材５１（１）の雌ネジを、前記取付孔２３、４３内で螺入させることによって、前記第１下腿フレーム４０（１）が前記第１大腿フレーム２０（１）に対して揺動可能に連結される。

ユーザーの対応する脚よりユーザー幅方向内方側に位置する、前記第２大腿フレーム２０（２）及び前記第２下腿フレーム４０（２）は、第２回動連結具５０（２）を介して前記揺動軸線Ｘ回り回動可能に連結されている。

前記第２回動連結具５０（２）は、前記取付孔内２３、４３において互いに対して分離可能に連結される第２雌ネジ部材５１（２）及び第２雄ネジ部材５５（２）を有している。

前記第２雌ネジ部材５１（２）は、前記第１雌ネジ部材５１（１）と同一構成を有している。

前記第２雄ネジ部材５５（２）は、前記外側連結片２２ａの側から前記取付孔２３内に挿入される筒部５６と、前記取付孔２３よりユーザー幅方向内方側において前記筒部５６から径方向外方へ延在されたフランジ部５８とを有している。

前記第２雄ネジ部材５５（２）の筒部５６には、前記取付孔２３、４３内において前記第２雌ネジ部材５１（２）の前記ネジ穴に螺入される雄ネジが形成されている。

前記第２雄ネジ部材５５（２）に形成された雄ネジ及び前記第２雌ネジ部材５１（２）の雌ネジを、前記取付孔２３、４３内で螺入させることによって、前記第２下腿フレーム４０（２）が前記第２大腿フレーム２０（２）に対して揺動可能に連結される。

なお、図５の符号５３ａは、前記フランジ部５３に設けられた径方向外方突起であり、前記内側連結片２２ｂに形成された凹部に係合することで、前記雌ねじ部材５１が前記内側連結片２２ｂ（即ち、前記大腿フレーム２０）に対して軸線回り相対回転不能に保持されるようになっている。

本実施の形態においては、前記歩行動作補助装置１は、図１〜図４に示すように、さらに、前記下腿フレーム４０の前記大腿フレーム２０に対する揺動軸線Ｘ回りの回動を禁止する為のロック部材７０を有している。

前記ロック部材７０は、前記大腿フレーム２０及び前記下腿フレーム４０を囲繞して両フレーム２０、４０を連結し、前記下腿フレーム４０が前記大腿フレーム２０に対して前記揺動軸線Ｘ回りに相対回転することを防止するロック状態示す状態（図１〜図４に示す状態）と、前記大腿フレーム２０及び前記下腿フレーム４０の連結を解除し、前記下腿フレーム４０が前記大腿フレーム２０に対して前記揺動軸線Ｘ回りに相対回転することを許容する解除状態とを取り得るように構成されている。

なお、本実施の形態においては、前記ロック部材７０は、前記第１大腿フレーム２０（１）及び前記第１下腿フレーム４０（１）に作用するユーザー幅方向外側に位置する第１ロック部材７０（１）と、前記第２大腿フレーム２０（２）及び前記第２下腿フレーム４０（２）に作用するユーザー幅方向内側に位置する第２ロック部材７０（２）とを有している。

また、本実施の形態においては、図５に示すように、前記下腿フレーム４０の上端面４５（前記大腿フレーム２０に対向する端面）は前記揺動軸線Ｘ回り一方側から他方側へ行くに従って前記揺動軸線Ｘからの径方向距離が増大するような傾斜面とされており、前記大腿フレーム２０の下端面２５（前記下腿フレーム４０に対向する端面）は前記下腿フレーム４０の上端面４５に対応した傾斜面とされている。

斯かる構成により、前記下腿フレーム４０は、前記大腿フレーム２０に対して前記揺動軸線Ｘ回り一方側（ユーザーの下腿が大腿に対して屈曲する方向）へのみ回動が許容され、他方側へは、下腿が大腿に対して伸展することを許容しつつそれ以上は回動しないようになっている。

図６に、前記アクチュエータユニット１００の部分縦断面図を示す。
図１〜図４及び図６に示すように、前記アクチュエータユニット１００は、上部フレーム１２０と、前記上部フレーム１２０に枢支軸線Ｙ回り回動可能に連結された下部フレーム３４０と、前記下部フレーム３４０を枢支軸線Ｙ回りに回動させる為の駆動力を発生する電動モータ等の駆動体１１０と、前記上部フレーム３４０を前記大腿フレーム２０に連結させる上部連結体３６０と、前記枢支軸線Ｙを前記揺動軸線Ｘと同軸上に位置させる回動中心連結体１８０と、下部連結体３７０とを備えている。

前記上部フレーム１２０及び前記下部フレーム３４０には、それぞれ、前記枢支軸線Ｙと同軸上に配置された上部フレーム取付孔１２０ａ及び下部フレーム取付孔１４０ａが設けられている。

前記下部フレーム取付孔１４０ａには回動連結軸１５１が固着されており、前記回動連結軸１５１が軸受部材１５５を介して前記上部フレーム取付孔１２０ａに軸線回り回動可能に支持されており、これにより、前記下部フレーム３４０が前記上部フレーム１２０に前記枢支軸線Ｙ回り回動可能に連結されている。

前記駆動体１１０は、電動モータ等の駆動源１１１と、前記駆動源１１１によって発生された駆動力を前記下部フレーム３４０に伝達する伝動機構１１５とを有している。

前記駆動源１１１は前記上部フレーム１２０の外側面に固着されている。
本実施の形態においては、図６に示すように、前記駆動源１１１は、出力軸１１１ａが下方へ延在された状態で前記上部フレーム１２０の外側面に固着されている。

本実施の形態においては、図６に示すように、前記伝動機構１１５は、前記出力軸１１１ａに相対回転不能に支持された駆動側ベベルギヤ１１６と、前記枢支軸線Ｙ回りに前記下部フレーム３４０と一体的に回転するように前記下部フレーム３４０に連結された状態で前記駆動側ベベルギヤ１１６に噛合された従動側ベベルギヤ１１７とを備えている。

なお、前記アクチュエータユニット１００は、前記回動連結軸１５１の軸線回りの回転角度を検出するセンサ（図示せず）を有することができ、前記センサによって前記回動連結軸１５１の軸線回りの回転角度を検出して、前記下部フレーム３４０の前記枢支軸線Ｙ回りの揺動角度を認識することができる。

図３及び図４に示すように、前記上部連結体３６０は、枢支軸線Ｙに平行で且つユーザー幅方向外方（前記上部フレーム１２０の方向）に開くように前記第１大腿フレーム２０（１）に設けられた係合孔３６１と、前記係合孔３６１に係合可能なように前記上部フレーム１２０に設けられた係合ピン３６２とを有している。

本実施の形態においては、前記上部連結体３６０には、ロック機構が備えられている。
前記ロック機構は、図４に示すように、前記係合ピン３６２の外表面から径方向に沿って進退自在とされ、前記係合ピンの外表面から径方向外方へ突出された係合位置及び前記係合ピン内に退避された解除位置を取り得る凸部３６６と、前記凸部３６６を係合位置へ向けて付勢する付勢部材（図示せず）と、前記係合ピン３６２が前記係合孔３６１に係入された状態において前記凸部３６６と係合するように前記係合孔に設けられた凹部（図示せず）と、外部からの人為操作に応じて前記付勢部材の付勢力に抗して前記凸部３６６を解除位置へ押動する解除操作部３６７とを有している。

図４及び図６に示すように、前記回動中心連結体１８０は、前記揺動軸線Ｘと同軸上に位置するように前記第１大腿フレーム２０（１）又は前記第１下腿フレーム４０（１）に設けられた装具側回動中心連結部材と、前記枢支軸線Ｙと同軸上に位置するように前記上部フレーム１２０又は前記下部フレーム３４０に設けられたアクチュエータ側回動中心連結部材１８５とを有している。

本実施の形態においては、前記第１回動連結具５０（１）における前記係合凸部２７が前記装具側回動中心連結部材として作用する。

前記アクチュエータ側回動中心連結部材１８５は、前記装具側回動中心連結部材（本実施の形態においては前記係合凸部５７）に着脱可能に凹凸係合するアクチュエータ側凹凸係合部１８５ａを有している。

本実施の形態においては、図６に示すように、前記上部フレーム１２０に、前記装具側回動中心連結部材（本実施の形態においては前記係合凸部５７）が着脱可能且つ軸線回り回動可能に係入される係合凹部が形成されており、前記係合凹部が前記アクチュエータ側凹凸係合部１８５ａとして作用する。

図３、図４及び図６に示すように、前記下部連結体３７０は、前記下部フレーム３４０が前記上部フレーム１２０に対して枢支軸線Ｙ回りに回動する動きに応じて前記第１下腿フレーム４０（１）が前記第１大腿フレーム２０（１）に対して揺動軸線Ｘ回りに回動するように、前記下部フレーム３４０を前記第１下腿フレーム４０（１）に連結させる。

詳しくは、図６に示すように、前記下部フレーム３４０は、前記回動連結軸１５１を介して前記上部フレーム１２０に枢支軸線Ｙ回り回動可能に連結される基端部３４１と、前記基端部３４１から前記第１下腿フレーム４０（１）に近接する側へ延びる先端部３４５とを有している。

図６等に示すように、本実施の形態においては、前記基端部３４１は、前記従動側ベベルギヤ１１７を枢支軸線Ｙ回りに一体回転するように支持しており、これにより、前記駆動体１１０からの回転動力によって前記従動側ベベルギヤ１１７及び前記基端部３４１が枢支軸線Ｙ回りに一体回動する。
本実施の形態においては、前記基端部３４１は略垂直に沿った平板状とされている。

図４及び図６に示すように、前記先端部３４５は、先端面３４６が前記第１下腿フレーム４０（１）におけるユーザー幅方向外方を向く外側面と対向する対向面を形成している。
前記先端面３４６は、前記第１下腿フレーム４０（１）の幅方向（即ち、ユーザー前後方向）に対応した幅方向Ｄに関し所定長さを有している。
本実施の形態においては、前記先端部３４５は略水平に沿った平板状とされており、先端面３４６は略矩形とされている。

図４及び図６に示すように、前記下部連結体３７０は、前記先端部３４５に形成された支持孔３７１と、前記支持孔３７１に進退自在に収容された係合ピン３７２と、前記係合ピン３７２を付勢する付勢ばね３７３と、前記先端部３４５に設けられた係合アーム３７５とを有している。

前記支持孔３７１は、前記対向面の幅方向中間領域において前記対向面に開き且つ前記第１下腿フレーム４０（１）の外側面に対して略直交する方向に延びている。

前記係合ピン３７２は、先端が前記対向面から突出された突出位置及び前記突出位置より前記第１下腿フレーム４０（１）から離間するように前記支持孔３７１に入り込んだ退避位置を取り得るように、前記支持孔３７１に軸線方向移動可能に収容されている。

前記付勢ばね３７３は、前記係合ピン３７１を突出位置へ向けて付勢する。
本実施の形態においては、前記付勢ばね３７３は、前記係合ピン３７１の基端部と前記支持孔３７１の底面との間に介挿されている。

詳しくは、本実施の形態においては、前記支持孔３７１は、一端側が前記対向面に開き且つ他端側が前記対向面とは反対側の裏面に開くように前記先端部３４５に形成されており、前記支持孔３７１の他端側は前記先端部３４５の裏面に固着される閉塞プレート３４８によって閉じられている。この場合、前記閉塞プレート３４８が前記支持孔３７１の底面を形成する。

前記係合アーム３７５は、前記対向面から前記第１下腿フレーム４０（１）に近接する側へ枢支軸線Ｙに沿って延びる軸方向延在部３７６を有している。
前記軸方向延在部３７６は、前記第１下腿フレーム４０（１）が前記下部フレーム３４０の幅方向に関し前記軸方向延在部３７６及び前記係合ピン３７２の間に配置可能なように、前記係合ピン３７２との間の幅方向離間距離が設定されている。

即ち、前記第１下腿フレーム４０（１）がユーザー前後方向に関し前記係合ピン３７２及び前記軸方向延在部３７６の間に位置し得るように、前記係合ピン３７２及び前記軸方向延在部３７６の間の幅方向離間距離が前記第１下腿フレーム４０（１）の幅よりも大とされている。

ここで、前記下部連結体３７０による前記下部フレーム３４０の前記第１下腿フレーム４０（１）への装着動作について説明する。
図７に、図２におけるVII-VII線に沿った端面図を示す。

前記下部フレーム３４０を前記第１下腿フレーム４０（１）に前記下部連結体３７０によって連結させる際には、まず、前記係合ピン３７２を前記付勢ばね３７３の付勢力に抗して退避位置に位置させつつ、前記第１下腿フレーム４０（１）が枢支軸線Ｙに沿った方向に関し前記軸方向延在部３７６と重合する位置まで前記アクチュエータユニット１００を枢支軸線Ｙ方向に相対移動させる。

この際、好ましくは、前記係合ピン３７２の退避位置への移動を前記第１下腿フレーム４０（１）の外側面を介して行うことができる。
即ち、前記第１下腿フレーム４０（１）の外側面を前記係合ピン３７２に当接させた状態で前記係合ピン３７２が突出位置から退避位置へ移動するように、前記アクチュエータユニット１００を前記第１下腿フレーム４０（１）に対して近接方向へ相対移動させることができる。
この状態を図７に破線で示す。

図７において破線で示された状態から、前記下部フレーム３４０を枢支軸線Ｙ回り連結方向（図７においては時計回り方向）に回動させると、前記係合ピン３７２と前記第１下腿フレーム４０（１）との当接が解除されて、前記係合ピン３７２が前記付勢ばね３７３の付勢力によって退避位置から突出位置に位置される。

これにより、前記第１下腿フレーム４０（１）は、前記下部フレーム３４０の幅方向（ユーザー前後方向）に関し前記係合ピン３７２及び前記軸方向延在部３７６によって挟まれることになり（図７の実線参照）、前記下部フレーム３４０が前記第１下腿フレーム４０（１）に対してフレーム長手方向へは相対移動可能な状態で、前記下部フレーム３４０の前記上部フレーム１２０に対する前記枢支軸線Ｙ回りの回動動作に連動して前記第１下腿フレーム４０（１）を前記大腿フレーム２０に対して前記揺動軸線Ｘ回りに回動させる連動状態が現出される。

なお、装着時とは逆の操作を行うことによって、前記下部連結体３７０によって前記第１下腿フレーム４０（１）に連結されている前記下部フレーム３４０を取り外すことができる。
即ち、前記下部連結体３７０によって前記下部フレーム３４０が前記第１下腿フレーム４０（１）に連結されている際には、前記係合ピン３７２は前記付勢ばね３７３の付勢力によって突出位置に位置されている。

この突出位置の前記係合ピン３７２を人為操作力によって前記付勢ばね３７３の付勢力に抗して退避位置まで押動しつつ、前記下部フレーム３４０を枢支軸線Ｙ回り解除方向（図７においては反時計回り方向）に回動させて、前記係合ピン３７２の先端部が前記第１下腿フレーム４０（１）の外側面に当接する状態（図７の破線の状態）を現出させる。

その後に、前記第１下腿フレーム４０（１）及び前記下部フレーム３４０を互いに対して離間する方向へ相対移動させることによって、前記下部フレーム３４０を前記第１下腿フレーム４０（１）から取り外すことができる。

好ましくは、前記係合アーム３７５は、前記軸方向延在部３７６から前記対向面の幅方向Ｗに関し前記係合ピン３７２に近接する方向へ延び、前記下部フレーム３４０が前記第１下腿フレーム４０（１）に連結された状態において前記第１下腿フレーム４０（１）の内側面（ユーザー幅方向に関し内側を向く側面）と対向する幅方向延在部３７７を含むものとされる。

前記幅方向延在部３７７は、前記第１下腿フレーム４０（１）が前記係合ピン３７２、前記対向面を形成する前記先端面３４６、前記軸方向延在部３７６及び前記幅方向延在部３７７によって囲まれる保持空間３７０Ｓ（図４参照）内に配置可能なように、前記先端面３４６との間の軸方向離間距離が前記第１下腿フレーム４０（１）の厚みよりも大となるように構成される。

前記係合アーム３７５に前記幅方向延在部３７７を備えることによって、前記下部フレーム３４０が前記下部連結体３７０によって前記第１下腿フレーム４０（１）に連結されている状態において、前記下部フレーム３４０及び前記第１下腿フレーム４０（１）が枢支軸線Ｙ方向に沿って離間する方向へ相対移動することを有効に防止することができ、これにより、前記下部フレーム３４０が意に反して前記第１下腿フレーム４０（１）から脱離することを有効に防止することができる。

本実施の形態においては、前記係合アーム３７５は、前記対向面の幅方向一方側及び他方側にそれぞれ設けられた第１及び第２係合アーム３７５（１）、３７５（２）を有しており、図７の破線で示す状態から前記下部フレーム３４０を枢支軸線Ｙ回りに何れの方向に回動させても、前記下部フレーム３４０を前記第１下腿フレーム４０（１）に連結させ得るようになっている。

また、本実施の形態においては、図７に示すように、揺動軸線Ｘが前記第１下腿フレーム４０（１）の幅方向（ユーザー前後方向）の中心に対して、前記第１下腿フレーム４０（１）の幅方向（ユーザー前後方向）一方側に偏位されている。図７においては、揺動軸線Ｘは前記第１下腿フレーム４０（１）の幅方向中心に対して、ユーザー前後方向に関し後方へ偏位されている。

このような場合には、前記係合ピン３７２を前記下部フレーム４０の幅方向（ユーザー前後方向）の中央に配置させると共に、前記係合アーム３７５が、前記係合ピン３７２を挟んで前記下部フレーム４０の幅方向一方側及び他方側（ユーザー前後方向に関し前方側及び後方側）に位置する前記第１及び第２係合アーム３７５（１）、３７５（２）を有するように構成することで、前記アクチュエータユニット１００を歩行動作補助装置１の左足側及び右足側の何れにも装着させることができる。

即ち、前記歩行動作補助装置１の左足側に前記アクチュエータユニット１００を装着させる場合には、前記係合ピン３７２と前記第１係合アーム３７５（１）とによって前記第１下腿フレーム４０（１）を挟む一方、前記歩行動作補助装置１の右足側に前記アクチュエータユニット１００を装着させる場合には、前記係合ピン３７２と前記第２係合アーム３７５（２）とによって前記第１下腿フレーム４０（１）を挟むことができる。

なお、本実施の形態においては、図７に示すように、前記アクチュエータユニット１００は、前記係合ピン３７２とユーザー前後方向に関し前方に位置する前記第１係合アーム３７５（１）とによって前記第１下腿フレーム４０（１）を挟むように装着されているが、前記第１下腿フレーム４０（１）を前記第１大腿フレーム２０（１）に対して回動させる回動角度を広げたい場合には、前記アクチュエータユニット１００を、前記係合ピン３７２とユーザー前後方向に関し後方に位置する前記第２係合アーム３７５（２）とによって前記第１下腿フレーム４０（１）を挟むように装着させることができる。

即ち、前記係合ピン３７２とユーザー前後方向に関し前方に位置する前記第１係合アーム３７５（１）とによって前記第１下腿フレーム４０（１）を挟むと、前記下部フレーム３４０の初期姿勢（前記アクチュエータユニット１００を装着した状態でユーザーが略直立姿勢と取る際の前記下部フレーム３４０の姿勢であり、図７の実線で示す姿勢）が、ユーザー幅方向内方から視た際に、水平姿勢（図７の破線で示す姿勢）から枢支軸線Ｙ回りに時計回り方向へ所定角度αだけ回転された姿勢をとることになる。

ここで、前記アクチュエータユニット１００付きの歩行動作補助装置１をユーザーが左脚に装着して歩行する際の左脚の動きを考えると、下腿が大腿に対して屈曲される動きを行う際には前記第１下腿フレーム４０（１）はユーザー幅方向内方から視た状態において前記第１大腿フレーム２０（１）に対して時計回り方向へ回動することになる。

従って、前記アクチュエータユニット１００を前記歩行動作補助装置１に装着させた状態の初期姿勢において、ユーザー幅方向内方から視た際に、前記下部フレーム３４０が水平姿勢（図７の破線で示す姿勢）から枢支軸線Ｙ回りに時計回り方向へ所定角度αだけ回転されているとすると、ユーザーが膝を曲げる動作をアシストすべく下腿を大腿に対して屈曲方向へ押動できる範囲、つまり、前記下部フレーム３４０を、ユーザー幅方向内方から視た際に枢支軸線Ｙ回り時計回り方向へ回動できる回動範囲が、水平姿勢を基準にして前記所定角度α分だけ狭まることになる。

これに対し、前記係合ピン３７２とユーザー前後方向に関し後方に位置する前記第２係合アーム３７５（２）とによって前記第１下腿フレーム４０（１）を挟むように、前記アクチュエータユニット１００を装着させれば、前記下部フレーム３４０は、初期姿勢（ユーザーが略直立状態となる姿勢）において、ユーザー幅方向内方から視た際に、水平姿勢（図７の破線で示す姿勢）から枢支軸線Ｙ回りに反時計回り方向へ所定角度αだけ回転された姿勢をとることになる。

従って、ユーザーの歩行動作をアシストすべく膝を曲げる方向へ押動力を付加できる範囲、つまり、前記下部フレーム３４０をユーザー幅方向内方から視た際に枢支軸線Ｙ回り時計回り方向へ回動できる回動範囲を、水平姿勢を基準にして前記所定角度α分だけ広げることができる。

ここで、本実施の形態に係る歩行動作補助装置１の制御構造について説明する。
本実施の形態に係る歩行動作補助装置１は、大腿位相角に基づいて歩行周期中の歩行状態を認識し、当該歩行状態に適した歩行補助力が付与されるように前記アクチュエータユニット１００の作動制御を行う。

前述の通り、本実施の形態においては、前記アクチュエータユニット１００は下腿に対して歩行補助力を付与する。
即ち、本実施の形態に係る歩行動作補助装置１は、制御対象部位である下腿とは異なる大腿の動きを検出し、この大腿の動きに基づいて制御対象部位である下腿に対して歩行補助力を付与する前記アクチュエータユニット１００の作動制御を行うように構成されている。

具体的には、前記歩行動作補助装置１は、ユーザーの大腿の前後揺動角度である股関節角度に関連する角度関連信号を検出可能な大腿姿勢検出手段５１０と、前記角度関連信号に基づいて大腿位相角を算出する大腿位相角算出手段５５０（下記図８参照）と、前記大腿位相角を歩行周期中の歩行状態（歩行動作タイミング）に変換する歩行動作タイミング算出手段５６０（図８参照）と、前記歩行動作タイミングにおいて出力すべきトルク値を算出する補助トルク算出手段５７０（図８参照）と、前記アクチュエータユニット１００（前記駆動体１１０）の作動制御を司る作動制御手段５８０（図８参照）とを備えている。

図１に示すように、本実施の形態に係る前記歩行動作補助装置１は制御装置５００を備えている。
図８に、前記制御装置５００のブロック図を示す。
図８に示すように、本実施の形態においては、前記制御装置５００が、前記大腿位相角算出手段５５０、前記歩行動作タイミング算出手段５６０、前記補助トルク算出手段５７０及び前記作動制御手段５８０として作用する。

前記制御装置５００は、前記大腿姿勢検出手段５１０や人為操作部材等から入力される信号に基づいて演算処理を実行する制御演算手段を含む演算部と、制御プログラムや制御データ等を記憶するＲＯＭ，設定値等を電源を切っても失われない状態で保存し且つ前記設定値等が書き換え可能とされた不揮発性記憶手段及び前記演算部による演算中に生成されるデータを一時的に保持するＲＡＭ等を含む記憶部とを有するものとされる。

前記大腿姿勢検出手段５１０は、一歩行周期中において、予め定められた所定サンプリングタイミング毎に前記角度関連信号を検出する。

前記大腿姿勢検出手段５１０は、大腿の前後揺動角度（股関節角度）を直接又は間接的に検出し得る限り、ジャイロセンサ、加速度センサ、ロータリーエンコーダ等の種々の形態を有し得る。
例えば、前記大腿姿勢検出手段５１０が加速度センサのみを有するように構成することも可能であり、この場合には、股関節角度を算出することなく、前記加速度センサの加速度（もしくは位置）と速度から歩行中の大腿位相角を算出することができる。

なお、本実施の形態に係る前記歩行動作補助装置１においては、前記大腿姿勢検出手段５１０は、大腿の前後揺動角速度を検出可能な３軸角速度センサ（ジャイロセンサ）５１１（下記図８参照）を有するものとされており、前記大腿位相角算出手段５５０が、前記３軸角速度センサ５１１によって検出される大腿の角速度を積分することで、大腿の前後揺動角度である股関節角度を算出するように構成されている。

なお、本実施の形態に係る歩行動作補助装置１は、３軸加速度センサ５１５を有しており、前記大腿位相角算出手段５５０は、静止時に前記３軸加速度センサ５１５によって検出される鉛直軸を基準とした股関節角度（大腿の前後揺動角度）を算出するように構成されている。

これに代えて、前記３軸加速度センサ５１５を有さないように構成することも可能である。
この場合には、前記大腿位相角算出手段５５０によって算出される股関節角度（大腿の前後揺動角度）は、前記歩行動作補助装置１の主電源がオンされた時点を基準とした大腿前後揺動角度となる。

従って、この場合には、前記大腿位相角算出手段５５０は、ハイパスフィルターを用いて股関節角度（大腿の前後揺動角度）の基準が、その大腿前後揺動角度の中央値となるように補正することができる。
若しくは、前記大腿位相角算出手段５５０は、ハイパスフィルターを用いる代わりに、算出した股関節角度（大腿の前後揺動角度）の正方向最大値と負方向最大値との偏差を検出し、前記偏差に基づき股関節角度（大腿の前後揺動角度）の基準が、その大腿前後揺動角度の中央値となるように補正することができる。

ロータリーエンコーダによって体軸に対する大腿の前後揺動角度を検出し、この検出値を股関節角度として用いることも可能であるが、本実施の形態においては、前記３軸角速度センサ５１１によって検出される角速度に基づいて股関節角度を算出することにより、前記歩行動作補助装置１の設計自由度を向上させている。

即ち、ロータリーエンコーダによって股関節角度（体軸に対する大腿前後揺動角度）を検出する場合には、胴体に固定された胴体側検出子と、大腿と一体的に揺動するように大腿に固定された大腿側検出子との相対移動角度を検出する必要があり、従って、前記固体側検出子及び前記大腿側検出子がそれぞれ胴体及び大腿に対して位置ズレしないように、前記両検出子を装着する必要がある。

これに対し、前記３軸角速度センサ５１１によって検出される角速度に基づいて股関節角度を算出する方法によれば、前述のような制限を受けることが無く、前記歩行動作補助装置１の設計自由度を向上させることができる。

前述の通り、本実施の形態に係る歩行動作補助装置１においては、前記大腿姿勢検出手段５１０は、前記３軸角速度センサ５１１に加えて、３軸加速度センサ５１５を有している。

この場合、前記大腿位相角算出手段５５０は、前記３軸角速度センサ５１１からの角速度データに基づき算出される第１オイラー角の高周波成分と前記３軸加速度センサ５１５からの加速度データに基づき算出される第２オイラー角の低周波成分とを合算して合算オイラー角を算出し、前記合算オイラー角から算出される股関節角度と前記股関節角度から算出される股関節角速度とに基づいて大腿位相角を算出するように構成される。

詳しくは、図８に示すように、前記大腿位相角算出手段５５０は、サンプリングタイミング毎に前記３軸角速度センサ５１１からセンサ座標軸を基準とした角速度データを入力し、前記角速度データを所定の変換式を用いてセンサ座標軸とグローバル座標軸（鉛直方向を基準とする空間座標軸）との相関を示す角速度データ（オイラー角速度）に変換する。
そして、前記大腿位相角算出手段５５０は、前記角速度データ（オイラー角速度）を積分することで前記第１オイラー角を算出する。

好ましくは、前記大腿位相角算出手段５００は、静止時に前記３軸角速度センサ５１１から入力される角速度データを用いて、所定サンプリングタイミング毎に前記３軸角速度センサ５１１から入力されるセンサ座標軸を基準とした角速度データのドリフト除去を行うことができる。

また、前記大腿位相角算出手段５５０は、サンプリングタイミング毎に前記３軸加速度センサ５１５からセンサ軸を基準とした加速度データをローパスフィルタ５２０を介して入力し、静止時に入力される加速度データと重力加速度とに基づき、前記ローパスフィルタ５２０を介して入力された前記加速度データから、センサ座標軸とグローバル座標軸（鉛直方向を基準とする空間座標軸）との相関を示す前記第２オイラー角を算出する。

そして、前記大腿位相角算出手段５５０は、ハイパスフィルター５３０を介して得られる前記第１オイラー角の高周波成分とローパスフィルタ５３５を介して得られる前記第２オイラー角の低周波成分とを合算して得られる前記合算オイラー角及び大腿の向きを示す単位ベクトルから、股関節角度θを算出する。

好ましくは、前記大腿位相角算出手段５５０は、前記加速度センサ５１５からの加速度データに基づきヒールコンタクトを検出し、ヒールコンタクト検出時には前記３軸角速度センサ５１１からの角速度データから算出される補正オイラー角を前記合算オイラー角に加えることで、ドリフト除去を図ることができる。

大腿位相角φは下記アルゴリズムによって算出される。
前記大腿位相角算出手段５５０は、サンプリングタイミング毎に、股関節角度θを算出すると共に、これを微分して股関節角速度ωを算出する。

例えば、前記大腿位相角算出手段５５０は、歩行周期基準タイミングから第ｎ番目のサンプリングタイミングＳｎ（ｎは１以上の整数）での股関節角度θｎを算出すると、これを微分して当該サンプリングタイミングＳｎでの股関節角速度ωｎを算出する。

そして、前記大腿位相角算出手段５５０は、前記サンプリングタイミングＳｎでの股関節角度θｎ及び股関節角速度ωｎに基づき、前記サンプリングタイミングＳｎでの大腿位相角φｎ（＝−Ａｒｃｔａｎ(ωｎ／θｎ））を算出する。

本実施の形態に係る歩行動作補助装置１においては、前記大腿位相角算出手段５５０は、角度関連信号に基づいて股関節角度θ及び股関節角速度ωを算出すると、この股関節角度θ及び股関節角速度ωによって画される大腿動作状態を位相角平面上にプロットしてトラジェクトリ線図を作成するように構成されている。

図９に、股関節角度θ及び股関節角速度ωによって画される大腿動作状態（歩行状態）を一歩行周期に亘ってプロットすることによって得られるトラジェクトリ線図を示す。
図９に示すように、股関節角度θ及び股関節角速度ωによって定まる大腿位相角φは、一歩行周期において０〜２πの間で変化するように定義される。

詳しくは、大腿が鉛直軸より前方及び後方に位置されている状態の股関節角度をそれぞれ「正」及び「負」とし、大腿が前方及び後方へ向けて揺動されている状態の股関節角速度をそれぞれ「正」及び「負」とする。

この条件で、股関節角度が「正」の方向に最大で且つ股関節角速度が「ゼロ」の状態（図９の点Ｐ）の位相角を０とすると、図９の歩行領域Ａ１（股関節角度θが「正」の方向に最大で且つ股関節角速度ωが「ゼロ」の状態から股関節角度θが「ゼロ」で且つ股関節角速度ωが「負」の方向に最大となる状態までの歩行領域）は位相角０〜π／２に相当する。

また、図９中の歩行領域Ａ２（股関節角度θが「ゼロ」で且つ股関節角速度が「負」の方向に最大の状態から股関節角度が「負」の方向に最大で且つ股関節角速度が「ゼロ」となる状態までの歩行領域）は位相角π／２〜πに相当する。

さらに、図９中の歩行領域Ａ３（股関節角度θが「負」の方向に最大で且つ股関節角速度ωが「ゼロ」の状態から股関節角度θが「ゼロ」で且つ股関節角速度ωが「正」の方向に最大となる状態までの歩行領域）は位相角π〜３π／２に相当する。

また、図９中の歩行領域Ａ４（股関節角度θが「ゼロ」で且つ股関節角速度が「正」の方向に最大の状態から股関節角度が「正」の方向に最大で且つ股関節角速度が「ゼロ」となる状態までの歩行領域）は位相角３π／２〜２πに相当する。

一歩行周期当たりに複数のサンプリングポイントが含まれるように前記大腿姿勢検出手段５１０のサンプリングタイミングが定められており、前記大腿位相角算出手段５５０は、サンプリングタイミング毎に大腿位相角φを算出する。

本実施の形態においては、前記大腿位相角算出手段５５０は、股関節角度θｎ及び股関節角速度ωｎによって画されるトラジェクトリ線図上のプロット点Ｓｎのベクトル長（トラジェクトリ線図の原点（即ち、股関節角度θ及び股関節角速度ωがゼロの点）とプロット点Ｓｎとの間の距離）が所定の閾値を越えているか否かを判断し、前記ベクトル長が所定の閾値を越えていると、股関節角度θｎ及び股関節角速度ωｎに基づく大腿位相角φｎを算出して、大腿位相角φｎを前記歩行動作タイミング算出手段５６０に送信する。

これに対し、前記ベクトル長が所定の閾値以下の場合には、前記大腿位相角算出手段５５０は、アクチュエータ作動禁止信号を出力する。
斯かる構成を備えることにより、歩行動作が開始されていないにも拘わらず、前記歩行動作補助装置１が前記アクチュエータユニット１００を作動させることを有効に防止することができる。

即ち、前記歩行動作補助装置１を装着したユーザーが歩行動作を開始する前に、意に反して微少な範囲で姿勢変動を起こす場合がある。特に、ユーザーが片麻痺等を有する場合には、そのような事態が生じ易い。

前記大腿位相角算出手段５５０が前記構成を備えていれば、このような微少な姿勢変動はベクトル長の短いベクトルとして検出される。
従って、股関節角度θｎ及び股関節角速度ωｎによって画されるベクトルＶｎ（図９参照）のベクトル長が所定の閾値を越えている場合にのみ、歩行動作が行われていると判断することにより、歩行動作が開始されていないにも拘わらず、意に反して前記アクチュエータユニット１００が作動することを有効に防止することができる。

前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、大腿位相角φと歩行周期における歩行動作タイミングとの関係を規定した位相パターン関数を有しており、前記大腿位相角算出手段５５０から送られてくる一のサンプリングタイミングでの大腿位相角φを前記位相パターン関数に適用して前記一のサンプリングタイミングが歩行周期中のどの歩行動作タイミングにあたるかを算出する。

さらに、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、歩行周期が完了する毎に、当該完了した歩行周期における大腿位相角φと前記大腿位相角に対応した歩行動作タイミングとが関連付けられた最新位相角データと、その時点で記憶している過去位相角データとを含む有効位相角データに対して最小二乗法によって最新の位相パターン関数を算出し、算出した最新の位相パターン関数を上書き保存する。

詳しくは、図１０に示すように、前記歩行動作タイミング算出手段５６０には、初期状態において、前記位相パターン関数として、初期位相パターン関数φ(x)(C0)が保存されている。
この初期位相パターン関数φ(x)(C0)はユーザー毎に作成され、予め前記歩行動作タイミング算出手段５６０に記憶されている。

例えば、第１回目の歩行周期Ｃ１中において、前記大腿位相角算出手段５５０が一のサンプリングタイミングＳｎでの大腿位相角としてφｎを算出し、前記歩行動作タイミング算出手段５６０に送信したとする。

この時点では第１回目の歩行周期Ｃ１が完了していないから、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、前記位相パターン関数として、前記初期位相パターン関数φ(x)(C0)を有している。

従って、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、図１０に示すように、前記大腿位相角算出手段５５０から送られてきた大腿位相角φｎを前記初期位相パターン関数φ(x)(C0)に適用して、前記一のサンプリングタイミングＳｎに対応した保存周期歩行動作タイミングｔｎを算出し、前記補助トルク算出手段５７０に送信する。

前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、斯かる処理を第１回目の歩行周期Ｃ１が完了するまで繰り返す。
なお、一歩行周期の完了は、例えば、股関節角度θ及び股関節角速度ωによって画される大腿位相角φが予め設定されている歩行周期基準角に戻ったか否かによって判断することができる。

前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、第１回目の歩行周期Ｃ１が完了すると、当該完了した第１回目の歩行周期Ｃ１中において前記大腿位相角算出手段５５０から受信した大腿位相角と前記大腿位相角に対応した歩行動作タイミングとが関連付けられた状態の最新位相角データを、その時点で記憶している過去位相角データ（この例においては、初期位相パターン関数φ(x)(C0)によって生成される移送角データ）に加えて、その時点で有効な有効位相角データを生成し、前記有効位相角データに対して最小二乗法を用いて、最新位相角パターン関数（この例においては、第１歩行周期完了時位相パターン関数φ(x)(C1)）を算出し、前記最新位相角パターン関数を上書き保存する。

具体的には、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、第１歩行周期Ｃ１が完了すると、その時点で有効な前記有効位相角データに対し最小二乗法によって、
φ(x)(C1)＝ａ_０(1)＋ａ_１(1)ｘ＋ａ_２(1)ｘ^２＋・・・＋ａ_ｍ(1)ｘ^ｍ
の係数パラメータを算出し、前記φ(x)(C1)を大腿位相角の位相パターン関数として保存する。上式において、ｍは正の整数である。

そして、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、第２歩行周期Ｃ２中においては、その時点で記憶している第１歩行周期完了時位相パターン関数φ(x)(C1)を用いて、保存周期歩行動作タイミングｔｎを算出する。

第２歩行周期Ｃ２が完了すると、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、その時点で有効な前記有効位相角データに対し最小二乗法によって、
φ(x)(C2)＝ａ_０(2)＋ａ_１(2)ｘ＋ａ_２(2)ｘ^２＋・・・＋ａ_ｍ(2)ｘ^ｍ
の係数パラメータを算出し、前記φ(x)(C2)を大腿位相角の位相パターン関数として上書き保存する。

そして、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、第３歩行周期Ｃ３中においては、その時点で記憶している第２歩行周期完了時位相パターン関数φ(x)(C2)を用いて、保存周期歩行動作タイミングを算出する。

前記歩行動作タイミング算出手段５６０は斯かる処理を繰り返す。
なお、前記有効位相角データは、その時点で完了している全ての歩行周期における位相角データを含むものとすることも可能であるし、これに代えて、前記歩行動作タイミング算出手段５６０における記憶容量に応じて、直近の所定回数（例えば、１００回）の歩行周期における位相角データだけに制限することも可能である。

本実施の形態においては、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は下記構成を備えることによって、異常な位相角データが位相角パターン関数の算出時の有効位相角データに含まれることを防止している。

即ち、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、前記大腿位相角算出手段５５０から受け取った一のサンプリングタイミングＳｎでの大腿位相角φｎに基づき算出される現在周期歩行動作タイミングＴｎと、前記大腿位相角φｎをその時点で記憶している前記位相パターン関数φ(x)に適用して算出される保存周期歩行動作タイミングｔｎとの差異ΔＴを算出する。

ここで、前記現在周期歩行動作タイミングＴｎは、
Ｔｎ＝（φｎ／２π）×１００（％）
によって算出される。

前記差異ΔＴの絶対値が所定閾値以下の場合には、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、歩行周期完了時において新たな位相パターン関数φ(x)を算出する際に用いる有効位相角データとして、前記現在周期歩行動作タイミングＴｎを記憶する。

即ち、前記差異ΔＴの絶対値が所定閾値以下の場合には、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、一の歩行周期完了時に最新位相パターン関数を算出する際に、当該一の歩行周期において前記大腿位相角算出手段５５０から受信した大腿位相角φに関連付ける歩行動作タイミングとして、前記現在周期歩行動作タイミングＴｎを記憶する。

これに対し、前記差異ΔＴの絶対値が所定閾値を越える場合には、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、歩行周期完了時において最新位相パターン関数を算出する際に用いる有効位相角データとして、前記保存周期歩行動作タイミングｔｎを記憶する。

即ち、前記差異ΔＴの絶対値が所定閾値を越える場合には、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、一の歩行周期完了時に最新位相パターン関数を算出する際に、当該一の歩行周期において前記大腿位相角算出手段５５０から受信した大腿位相角φに関連付ける歩行動作タイミングとして、前記保存周期歩行動作タイミングｔｎを記憶する。

斯かる構成を備えることにより、何らかの理由によって異常値となった現在周期歩行動作タイミングＴｎが位相パターン関数算出時の対象データ（有効位相角データ）に含まれることを有効に防止することができる。

前記補助トルク算出手段５７０は、歩行動作タイミングと出力すべきトルク値との関係を規定した出力トルクパターンを有しており、前記歩行動作タイミング算出手段５６０から送られてくる歩行動作タイミングを前記出力トルクパターンに適用して当該サンプリングタイミングＳｎにおいて出力すべきトルク値を算出する。
前記出力トルクパターンはユーザー毎に作成され、予め、前記補助トルク算出手段５７０に記憶される。

前記作動制御手段５８０は、前記補助トルク算出手段５７０によって算出されたトルク値の補助力を出力するように、前記アクチュエータユニット１００の作動制御を実行する。

このように、本実施の形態に係る歩行動作補助装置１は、大腿位相角φに基づいて歩行周期中の歩行状態（歩行動作タイミング）を把握し、前記歩行状態に応じた補助力を出力するように構成されている。
従って、歩行状態（歩行動作タイミング）を正確に認識し、歩行状態に適した補助力を出力することができる。

また、本実施の形態に係る歩行動作補助装置１は、大腿位相角φをその時点で記憶されている位相パターン関数に適用して、歩行状態（歩行動作タイミング）を算出するように構成されている。
従って、歩行周期中にイレギュラーな歩行動作が生じたとしても、修正された状態の補助力を出力することができる。

また、本実施の形態に係る歩行動作補助装置１においては、前記大腿位相角算出手段５５０は、股関節角度θ及び股関節角速度ωによって画されるトラジェクトリ線図上のプロット点のベクトル長が所定の閾値を越えている場合にのみ、股関節角度θ及び股関節角速度ωに基づく大腿位相角φを算出して、大腿位相角φを前記歩行動作タイミング算出手段に送信する一方で、前記ベクトル長が所定の閾値以下の場合には、アクチュエータ作動禁止信号を出力する。

従って、前記歩行動作補助装置１を装着したユーザーが意に反して姿勢変動を起こした場合に、歩行動作を開始していないにも拘わらず、前記アクチュエータユニット１００が歩行補助力を出力することを有効に防止することができる。

さらに、本実施の形態に係る歩行動作補助装置１は、前述の通り、大腿位相角φに基づき一の歩行周期中における歩行状態を認識した上で、前記アクチュエータユニット１００によって下腿に対して歩行補助力を付与するように構成されている。
従って、脳卒中等によって片麻痺を有するユーザーに対しても的確な歩行補助力を供給することができる。

即ち、アクチュエータユニットによって歩行補助力を付与するように構成された従来の歩行補助装置は、前記アクチュエータユニットによって補助力が付与される制御対象部位の動きを検出し、その検出結果に基づき前記アクチュエータユニットの作動制御を行うように構成されている。

例えば、大腿に対して歩行補助力を供給する従来の歩行補助装置においては、大腿の動きの検出結果に基づき、大腿に対して歩行補助力を付与するアクチュエータの作動制御を行うものとされている。
また、下腿に対して歩行補助力を供給する従来の歩行補助装置においては、下腿の動きの検出結果に基づき、下腿に対して歩行補助力を付与するアクチュエータの作動制御を行うものとされている。

しかしながら、脳卒中等の為に片麻痺を有する患者の場合、大腿の歩行動作（股関節回りの前後揺動動作）は比較的正常に行えるものの、下腿の歩行動作（膝関節回りの前後揺動動作）は正常に行えないことが多い。

このような患者に対して下腿への歩行補助力を付与しようとすると、前記従来の歩行補助装置においては、正常な歩行動作を行えない下腿の動きに基づいて、下腿に対して歩行補助力を提供するアクチュエータの作動制御を行うことになり、的確な歩行補助力を提供することができないおそれがある。

これに対し、本実施の形態に係る前記歩行動作補助装置１は、前述の通り、大腿位相角φに基づいて、下腿に対して歩行補助力を付与する前記アクチュエータユニット１００の作動制御を行うように構成されている。
従って、ユーザーが脳卒中等によって片麻痺を有する場合であっても、下腿に対して的確な歩行補助力を供給することができる。

ここで、歩行動作に必要な歩行補助力について説明する。
図１１に、一歩行周期中に変化する歩行状態の模式図を示す。
図１１に示すように、一歩行周期は、鉛直軸より前方側で踵を接地させるヒールコンタクト時点を含むヒールコンタクト期（踏み出した足が接床する前後の期間）Ｘ１と、ヒールコンタクト後に当該ヒールコンタクトした脚を接地させた状態で後方側へ相対移動させる立脚期（接床した下肢が身体に対して相対的に後方に移動する期間）Ｘ２と、立脚期Ｘ２の終了時点から立脚していた脚を引き上げて前方側へ相対移動させる遊脚期Ｘ３とを含んでいる。

図１２に、前記出力トルクパターンによって画される補助力の変化パターンの一例を示す。
図１２に示す一例においては、前記出力トルクパターンは、前記ヒールコンタクト期Ｘ１において、前記下腿側装具３０を膝関節回り膝伸展方向へ回動させて膝折れを防止する為の第１トルクパターンＹ１と、前記立脚期Ｘ２において、前記下腿側装具３０を膝関節回り膝伸展方向へ回動させて膝折れを防止する為の第２トルクパターンＹ２と、立脚期Ｘ２の終了時点から立脚していた脚を引き上げて前方側へ相対移動させる遊脚期Ｘ２の初期段階Ｘ３ａにおいて、前記下腿側装具３０を膝関節回り膝屈曲方向へ回動させて脚の引き上げを補助する為の第３トルクパターンＹ３と、前記遊脚期Ｘ３の後期段階Ｘ３ｂにおいて、前記下腿側装具３０を膝関節回り膝伸展方向へ回動させる第４トルクパターンＹ４とを含んでいる。

このように、歩行周期中の歩行状態（歩行動作タイミング）と歩行補助力との関係を表す前記出力トルクパターンを用いて前記アクチュエータユニット１００の作動制御を行うことにより、ユーザーに合わせた適切な歩行補助を行うことができる。

図１２に示す一例においては、ヒールコンタクトが歩行周期基準タイミングとして設定されている。
このように、ヒールコンタクトを歩行周期基準タイミングとすることによって、歩行周期中における歩行補助力が必要なタイミングを正確に把握することができる。

ヒールコンタクトのタイミングは、種々の方法によって認識することができる。
例えば、鉛直軸を基準として大腿が前方側及び後方側へ向けて揺動している際の股関節角速度をそれぞれ正及び負とした場合に、前記制御装置５００が、算出される股関節角速度が正値からゼロへ移行したタイミング（図９中のＰ）から所定位相角Δαだけ進行した時点をヒールコンタクト時点として認識するように構成することができる。

これに代えて、前記歩行動作補助装置１にヒールコンタクトを検出するヒールコンタクト検出手段を備え、前記大腿位相角検出手段は、前記ヒールコンタクト検出手段によって検出されたタイミングをヒールコンタクト時点として認識し、そのタイミングでの大腿位相角φをヒールコンタクト位相角として認識するように構成することも可能である。

本実施の形態に係る歩行動作補助装置１におけるように、前記加速度センサ５１５が備えられている場合には、前記加速度センサ５１５を前記ヒールコンタクト検出手段として兼用することができる。
これに代えて、踵の接地を検出可能な圧力センサを別途に備え、前記圧力センサを前記ヒールコンタクト検出手段として作用させることも可能である。

図１３に、前記歩行動作補助装置１におけるアクチュエータ作動制御モードのフローを示す。

起動信号入力に応じて前記制御装置５００が前記アクチュエータ作動制御モードを起動する。
起動信号は、例えば、スタートボタン等の人為操作部材へのユーザーによる人為操作に応じて入力される。

前記アクチュエータ作動制御モードが起動されると、前記大腿位相角検出手段５５０は、前記大腿姿勢検出手段５１０からの一のサンプリングタイミングＳｎでの角度関連信号に基づき、当該一のサンプリングタイミングＳｎでの股関節角度θｎを算出し（ステップＳ１１）、股関節角度θｎに基づき前記一のサンプリングタイミングＳｎでの股関節角速度ωｎを算出する（ステップＳ１２）。

前記大腿位相角検出手段５５０は、股関節角度θｎ及び股関節角速度ωｎに基づきトラジェクトリ線図を作成し（ステップＳ１３）、トラジェクトリ線図上のプロット点のベクトル長（プロット点と原点との距離）が閾値を越えているか否かを判断する（ステップＳ１４）。

前記ステップＳ１４がＮＯの場合、前記大腿位相角検出手段５５０は、歩行動作が開始されていないと判断して、アクチュエータ作動禁止信号を出力する（ステップ３０）。
この場合、前記アクチュエータ作動制御モードは、ステップＳ１１に戻る

前記ステップＳ１４がＹＥＳの場合には、前記大腿位相角検出手段５５０は、歩行動作が行われていると判断して、股関節角度θｎ及び股関節角速度ωｎに基づき大腿位相角φｎを算出し、前記歩行動作タイミング算出手段５６０に送信する（ステップＳ１５）。

前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、前記大腿位相角検出手段５５０からの大腿位相角φｎを、その時点において有効な位相パターン関数φ(x)に適用して、保存周期歩行動作タイミングｔｎを算出し、前記補助トルク算出手段５７０に送信する（ステップＳ１６）。
同時に、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、位相パターン関数作成処理を実行する。位相パターン関数作成処理については後述する。

前記補助トルク算出手段５７０は、前記歩行動作タイミング算出手段５６０からの保存周期歩行動作タイミングｔｎを、記憶する出力トルクパターンに適用して、このタイミング（サンプリングタイミングＳｎ）において前記アクチュエータユニット１００が出力すべき歩行補助力の大きさ及び方向を取得し、前記作動制御手段５８０に送信する（ステップＳ１７）。

前記作動制御手段５８０は、前記補助トルク算出手段５７０によって算出された大きさ及び方向の歩行補助力が出力されるように前記アクチュエータユニット１００の作動制御を行う（ステップＳ１８）。

ここで、前記位相パターン関数作成処理について説明する。
前記位相パターン関数作成処理は、サンプリングタイミングＳｎでの歩行動作が正常か否かを判断して、以降の歩行周期において使用する位相パターン関数の算出に際し用いるべき有効位相角データの選別を行い、歩行周期完了時に前記有効位相角データを用いて新たな位相パターン関数を作成するように構成されている。

具体的には、ステップＳ２０において、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、（φｎ／２π）×１００（％）によって算出される現在周期歩行動作タイミングＴｎと、前記ステップＳ１６において算出した保存周期歩行動作タイミングｔｎとの差異ΔＴが所定閾値以下か否かを判断する。

前記ステップＳ２０がＹＥＳの場合、即ち、前記差異ΔＴが所定閾値以下の場合には、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、サンプリングタイミングＳｎでの歩行動作が正常であると判断して、大腿位相角φｎ及び現在周期歩行動作タイミングＴｎを位相角データとして記憶する（ステップＳ２１）。

一方、前記ステップＳ２０がＮＯの場合、即ち、前記差異ΔＴが所定閾値を越える場合には、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、サンプリングタイミングＳｎでの歩行動作が異常であると判断して、大腿位相角φｎ及び保存周期歩行動作タイミングｔｎを位相角データとして記憶する（ステップＳ２２）。

その後、前記歩行動作タイミング算出手段５６０は、一歩行周期が終了したか否かを判断し（ステップＳ２３）、一歩行周期が終了した時点で、当該歩行周期における位相角データとその時点で記憶されている過去の保存歩行周期における位相角データとを含む有効位相角データに基づき、最小二乗法を用いて新たな位相パターン関数を算出し、上書き保存する（ステップＳ２４）。
一歩行周期が終了してない場合には、ステップＳ２４はバイパスされる。

前記位相パターン関数処理を備えることにより、異常歩行動作のデータが位相パターン関数に含まれることを有効に防止することができる。

ステップＳ１９において、前記制御装置５００は、前記アクチュエータ作動制御モードの終了信号が入力されているか否かを判断し、終了信号の入力が無い場合にはステップＳ１１へ戻り、終了信号が入力された場合には当該制御モードを終了する。
なお、終了信号は例えば、終了ボタン等の人為操作部材へのユーザーによる人為操作に応じて入力される。

なお、本実施の形態に係る歩行動作補助装置１は、大腿位相角φに基づいて歩行動作状態（歩行動作タイミング）を把握し、その歩行動作状態に適した歩行補助力を下腿に付与するように構成されているが、本発明は斯かる形態に限定されるものでは無く、大腿位相角φに基づいて把握された歩行動作状態に適した歩行補助力を大腿に付与するように構成することも可能である。

１ 歩行動作補助装置
１０ 大腿側装具
３０ 下腿側装具
１００ アクチュエータユニット
５００ 制御装置
５１０ 大腿姿勢検出手段
５１１ ３軸角速度センサ
５１５ ３軸加速度センサ
５３０ ハイパスフィルター
５５０ 大腿位相角算出手段
５６０ 歩行動作タイミング算出手段
５７０ 補助トルク算出手段
５８０ 作動制御手段

Claims (6)

1. ユーザーの歩行動作に対して補助力を付与するアクチュエータと、サンプリングタイミング毎にユーザーの大腿の前後揺動角度である股関節角度に関連する角度関連信号を検出する大腿姿勢検出手段と、前記角度関連信号に基づいて一のサンプリングタイミングでの大腿位相角を算出する大腿位相角算出手段と、大腿位相角と歩行周期における歩行動作タイミングとの関係を規定した位相パターン関数を有し、前記大腿位相角算出手段から送られてくる大腿位相角を前記位相パターン関数に適用して前記一のサンプリングタイミングが歩行周期中のどの歩行動作タイミングにあたるかを算出する歩行動作タイミング算出手段と、歩行動作タイミング及び出力すべきトルク値の関係を規定した出力トルクパターンを有し、前記歩行動作タイミング算出手段から送られてくる歩行動作タイミングを前記出力トルクパターンに適用して前記一のサンプリングタイミングにおいて出力すべきトルク値を算出する補助トルク算出手段と、前記補助トルク算出手段によって算出されたトルク値の補助力を出力するように、前記アクチュエータの作動制御を司る作動制御手段とを備え、
   前記歩行動作タイミング算出手段は、歩行周期が完了する毎に、当該完了した歩行周期における大腿位相角と前記大腿位相角に対応した歩行動作タイミングとが関連付けられた最新位相角データと、その時点で記憶している過去位相角データとを含む位相角データに対して最小二乗法によって位相パターン関数を算出し、算出した位相パターン関数を上書き保存することを特徴とする歩行動作補助装置。
2. 前記歩行動作タイミング算出手段は、大腿位相角に基づき算出される現在周期歩行動作タイミングと大腿位相角を前記位相パターン関数に適用して算出される保存周期歩行動作タイミングとの差異が所定閾値以下の場合には、歩行周期完了時に位相パターン関数を算出する際に用いる位相角データとして現在周期歩行動作タイミングを記憶し、前記差異が所定閾値を越える場合には、前記位相角データとして保存周期歩行動作タイミングを記憶することを特徴とする請求項１に記載の歩行動作補助装置。
3. ユーザーの大腿に装着される大腿側装具と、ユーザーの下腿に装着され且つ前記大腿側装具に対してユーザーの膝関節回り回動可能に連結された下腿側装具とを備え、
   前記アクチュエータは前記大腿側装具に装着され、前記下腿側装具に対して膝関節回りの補助力を付与可能とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行動作補助装置。
4. 前記大腿姿勢検出手段は、大腿の角速度を検出する３軸角速度センサを有し、
   前記大腿位相角算出手段は、前記角速度センサからの角速度情報に基づき股関節角度及び股関節角速度を算出し、これらに基づいて大腿位相角を算出することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の歩行動作補助装置。
5. 前記大腿姿勢検出手段は、大腿の角速度を検出する３軸角速度センサ及び大腿の加速度を検出する３軸加速度センサを有し、
   前記大腿位相角算出手段は、前記３軸角速度センサからの角速度データに基づき算出される第１オイラー角の高周波成分と前記３軸加速度センサからの加速度データに基づき算出される第２オイラー角の低周波成分とを合算して合算オイラー角を算出し、前記合算オイラー角から算出される股関節角度と前記股関節角度から算出される股関節角速度とに基づいて大腿位相角を算出することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の歩行動作補助装置。
6. 前記股関節角度の低周波成分を除去するハイパスフィルターを備え、
   前記大腿位相角算出手段は、前記ハイパスフィルターによって低周波成分が除去された前記股関節角度の高周波成分を微分して前記股関節角速度を得ることを特徴とする請求項４又は５に記載の歩行動作補助装置。

Images