JP2019107471A - 歩行支援装置 - Google Patents
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Abstract
Description
「歩行情報」とは、歩行に関する情報であり、(i)腕や脚、胸部、腰部、腹部、首、頭、重心など各部位の軌跡を示す情報、(ii)歩行時の姿勢を示す情報、(iii)腕振り運動の周波数、脚の運動の周波数、それらの位相関係などの歩行のリズムに関連する情報、を含みうる。また本明細書において「腕」は、肩から指先までの部位を意味する。
肘関節の曲げ角を変化させることにより、腕の慣性モーメントを変化させることができ、歩行運動の姿勢を制御することができる。
実験では、健常者を対象として、装着具20による拘束無しの状態、右肘のみを装着具20で拘束した状態、両肘とも装着具20により拘束した状態、それぞれについて、腰部の揺動軌道を測定した。
図7(a)は、両肘が拘束無しの状態を、図7(b)は、右肘関節が拘束された状態を、図7(c)は左肘関節が拘束された状態を示す。
測定部10によって歩行状態すなわち軌道が観測される。コンピュータ14は、観測された軌道と目標軌道が一致するように、フィードバックによって制御情報S3を生成し、装着具20を制御してもよい。あるいは、コンピュータ14は、装着具20の状態と、それが軌道に及ぼす影響の関係をあらかじめ学習しておき、観測された軌道にもとづいて、オープンループによって制御情報S3を生成し、装着具20を制御してもよい。
実施の形態では、歩行運動の途中で、装着具20の状態は固定されていた。これに対して変形例1では、装着具20は、歩行運動と同調して肘関節の曲げ角θを制御可能に構成されてもよい。これにより歩行運動と同調して慣性モーメント、すなわち腕の振り運動の振動数を1サイクル内で動的に変化させることができ、これにより、歩行者4の歩行情報を目標とするそれに近づけることができる。
実施の形態では、装着具20が肘関節の角度を制御する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。変形例2において、装着具20は、肘関節、肩関節、手首の関節、指関節のいずれか、あるいは任意の組み合わせを制御してもよい。肘関節のみでなく、その他の関節の状態も、歩行運動に影響を与えることができる。この場合に、肘関節以外の関節を、歩行運動と同調して変化させてもよい。
また、装着具20による腕運動への介在に加えて、歩行運動と同調した聴覚的、視覚的、触覚的なリズム刺激を、歩行者に与えてもよい。これにより、歩行者4の歩行運動をより効果的に改善することができる。
実施の形態では、測定部10により測定されたXY平面上の軌道が、目標軌道に一致するように、測定部10を制御する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。
たとえば歩行運動の改善の初歩段階では、X座標(つまり横方向の運動)のみ、あるいはY座標(つまり縦方向の運動)のみに着目し、測定されたX座標(あるいはY座標)の軌道が、その目標軌道と一致するように、装着具20を制御してもよい。あるいは、軌道の一部(たとえば右半分のみ、左半分のみ、上側のみ、下側のみ、あるいは斜めの部分のみ)に着目し、着目した部分の軌道が、目標軌道と一致するように装着具20を制御してもよい。
あるいは、Z座標(前後方向)のみに着目し、測定されたZ座標の軌道が、その目標軌道と一致するように、装着具20を制御してもよい。
あるいは、XY平面上の軌道に加えて、X方向の速度、Y方向の速度、あるいは両方が、目標と一致するように、装着具20を制御してもよい。あるいは、XY平面上の軌道に加えて、X方向の加速度、Y方向の加速度、あるいはそれら両方が目標と一致するように、装着具20を制御してもよい。
実施の形態では、XY平面上の軌道に着目したが、XYZ空間における3次元の軌道が、その目標軌道と一致するように、装着具20を制御してもよい。さらには時間軸も含めた4次元的な軌道が、目標軌道と一致するように、装着具20を制御してもよい。
実施の形態では、加速度センサ12を用いて歩行情報を測定する場合を説明したが、本発明はそれには限定されない。加速度センサ12に代えて、ジャイロセンサや速度センサを利用してもよい。あるいは3次元モデリングに利用されるように、マーカとカメラの組み合わせによって歩行情報データS2を生成してもよい。あるいは複数のカメラによって歩行者4の歩行運動を記録し、画像処理によって歩行情報データS2を生成してもよい。あるいは、足底部に圧力センサを装着し、あるいは床に圧力センサを配置することにより、(i)歩行のリズム、(ii)足底部の圧力分布、荷重、荷重移動、(iii)歩幅、などを測定し、歩行情報データS2を生成してもよい。
実施の形態では、腰部のみに着目したが、その他の部位、たとえば、頭部、顎、首、肩、上腕、肘、前腕、大腿、膝、踵、くるぶし、の動きを測定し、歩行情報データS2を取得してもよい。
実施の形態では、高齢者や障害者、傷病者の歩行運動を改善する場合を説明したが、歩行支援装置2の用途はそれには限定されない。歩行支援装置2は、歩行フォームの改善を望むファッションモデルや一般人、アスリートを対象とすることもでき、健常者の歩行フォームの矯正などにも適用することができる。あるいは、歩行支援装置2は、舞踊などの歩行運動を伴う伝統芸能の伝承にも利用することが期待される。
Claims (9)
- 脚部に運動障害を有する歩行者の歩行支援装置であって、
(i)腕、脚、胸部、腰部、腹部、首、頭、重心のいずれかの軌跡、(ii)歩行時の姿勢(iii)腕振り運動の周波数、脚の運動の周波数、それらの位相関係のいずれかである歩行リズム、のいずれかである歩行情報を測定する測定部と、
前記歩行者の腕に作用する装着具と、
前記測定部により測定された前記歩行情報が目標とするそれに近づくように、前記装着具を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする歩行支援装置。 - 前記装着具は、前記歩行者の肘関節の状態を調節可能に構成されることを特徴とする請求項1に記載の歩行支援装置。
- 前記装着具は、前記歩行者の肘関節の角度を調節可能に、および/または前記肘関節の可動範囲を制約可能に構成されることを特徴とする請求項2に記載の歩行支援装置。
- 前記装着具は、前記肘関節の曲げ角を制御可能に構成されることを特徴とする請求項3に記載の歩行支援装置。
- 前記装着具は、前記歩行者の肩関節の状態を調節可能に構成されることを特徴とする請求項1に記載の歩行支援装置。
- 前記装着具は、前記歩行者の肩関節の角度を調節可能に、および/または前記肩関節の可動範囲を制約可能に構成されることを特徴とする請求項5に記載の歩行支援装置。
- 前記装着具は、肩関節の曲げ角を制御可能に構成されることを特徴とする請求項6に記載の歩行支援装置。
- 前記測定部は、前記歩行者の腰部または腹部に装着されたセンサを含み、
前記歩行情報は、腰部または腹部の軌道を含むことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の歩行支援装置。 - 歩行者の歩行情報を測定するステップと、
歩行者の腕に、装着具を装着するステップと、
測定された前記歩行情報に応じて、前記装着具を制御するステップと、
を備えることを特徴とする歩行支援方法。
Priority Applications (1)
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JP2019027678A JP2019107471A (ja) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | 歩行支援装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2019027678A JP2019107471A (ja) | 2019-02-19 | 2019-02-19 | 歩行支援装置 |
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JP2020198358A Division JP2021028047A (ja) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | 歩行支援装置 |
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JP2019107471A true JP2019107471A (ja) | 2019-07-04 |
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ID=67178430
Family Applications (1)
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Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021028047A (ja) * | 2020-11-30 | 2021-02-25 | 国立大学法人東京工業大学 | 歩行支援装置 |
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2019
- 2019-02-19 JP JP2019027678A patent/JP2019107471A/ja active Pending
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JP2021028047A (ja) * | 2020-11-30 | 2021-02-25 | 国立大学法人東京工業大学 | 歩行支援装置 |
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