JP2020037021A - 補助力設定方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ユーザの身体情報を抽出する身体情報抽出部と、
人体モデルに前記身体情報を適用して参照歩行モデルを生成する参照歩行モデル生成部と、
前記参照歩行モデルに基づいて歩行補助装置が前記ユーザに提供する補助力を調整して最適の補助力を設定する補助力設定部と、
を含む、補助力設定装置。
[付記2]
前記身体情報は、前記ユーザに関する関節情報、筋肉情報、及び神経情報のうち少なくとも1つを含む、
補助力設定装置。
[付記3]
前記身体情報抽出部は、動きキャプチャ装置又はフォースプレート装置のうち少なくとも1つを用いて前記関節情報を決定する、
補助力設定装置。
[付記4]
前記補助力設定部は、前記ユーザに関するMCOT(Metabolic Cost Of Transport)を算出することによって前記ユーザが歩行に消費する新陳代謝のエネルギー量を決定し、
前記決定された新陳代謝のエネルギー量に基づいて前記補助力を調整する、
補助力設定装置。
[付記5]
前記補助力設定部は、歩行のために前記ユーザの筋肉が用いる力、前記筋肉の移動速度、前記ユーザの移動距離、及び前記筋肉の質量を用いて前記MCOTを算出する、
補助力設定装置。
[付記6]
前記補助力設定部は、初期補助力プロファイルを生成し、前記初期補助力プロファイルは、前記参照歩行モデルに基づいて周期に応じて変化する前記補助力の変化軌跡を示し、前記初期補助力プロファイルから前記変化軌跡を調整することによって前記MCOTが最小となる最適の補助力プロファイルを決定する、
設定装置。
[付記7]
前記補助力設定部は、前記MCOTが最小となるまで、前記MCOTが減少するように前記変化軌跡を調整する、
補助力設定装置。
[付記8]
前記補助力設定部は、前記変化軌跡の調整による前記MCOTの変化率を決定する、
補助力設定装置。
[付記9]
前記補助力設定部は、動的計画法又はRRT(Rapidly−exploring Random Tree)を用いて前記最適の補助力プロファイルを決定する、
補助力設定装置。
[付記10]
前記ユーザのヒップの関節角度及びヒップの関節角速度のうち少なくとも1つに対応する補助力を出力する駆動器をさらに含み、
前記補助力設定部は、前記参照歩行モデルに基づいて、前記駆動器のゲインを調整することによって前記MCOTが最小となる前記最適のゲインを決定する、
補助力設定装置。
[付記11]
前記補助力設定部は、前記ヒップの関節角度及び前記ヒップの関節角速度のうち少なくとも1つをリアルタイムに測定する、
補助力設定装置。
[付記12]
前記補助力設定部は、前記MCOTが最小となるまで前記ゲインを調整する、
補助力設定装置。
[付記13]
前記補助力設定部は、前記ゲインの調整による前記MCOTの変化率を決定する、
補助力設定装置。
[付記14]
前記補助力設定部は、ニュートンメソッドを用いて前記最適のゲインを決定する、
補助力設定装置。
[付記15]
前記補助力設定部は、前記測定されたヒップの関節角度又はヒップの関節角速度が閾値範囲を超過する場合、前記最適のゲインを決定する、
補助力設定装置。
[付記16]
歩行補助装置のユーザの身体情報に基づいてモデリングされた参照歩行モデルを外部ソースから受信する受信部と、
前記参照歩行モデルに基づいて歩行補助装置が前記ユーザに提供する補助力を調整して最適の補助力を設定する補助力設定部と、
を含む、歩行補助装置。
[付記17]
前記歩行補助装置が動作する第1動作モード及び第2動作モードのいずれか1つのモードで動作するかを選択する選択部をさらに含み、
前記第1動作モードは、前記歩行補助装置が前記ユーザに前記補助力を提供し、
前記第2動作モードは、前記歩行補助装置が前記最適の補助力を設定し、
前記補助力設定部は、前記選択部で前記第2動作モードが選択された場合、前記最適の補助力を設定する、
歩行補助装置。
[付記18]
前記補助力設定部は、MCOTを算出して前記ユーザが歩行に消費する新陳代謝のエネルギー量を決定し、前記決定されたエネルギー量に基づいて前記補助力を調整する、
歩行補助装置。
[付記19]
前記補助力設定部は、初期補助力プロファイルを生成し、前記初期補助力プロファイルは、前記参照歩行モデルに基づいて周期に応じて変化する前記補助力の変化軌跡を示し、前記初期補助力プロファイルから前記変化軌跡を調整することによって前記MCOTが最小となる最適の補助力プロファイルを抽出する、
歩行補助装置。
[付記20]
前記ユーザのヒップの関節角度及びヒップの関節角速度のうち少なくとも1つに対応する補助力を出力する駆動器をさらに含み、
前記補助力設定部は、前記参照歩行モデルに基づいて前記駆動器のゲインを調整することによって前記MCOTが最小となる前記最適のゲインを決定する、
歩行補助装置。
[付記21]
ユーザの脚に着用される補助装置と、
前記補助装置が駆動するように補助力を生成する駆動器と、
前記ユーザに関する身体情報に基づいて前記ユーザの歩行をモデリングした参照歩行モデルに基づいて前記補助力を決定するコントローラと、
を含む、歩行補助装置。
[付記22]
前記身体情報は、前記ユーザの関節情報、筋肉情報、及び神経情報のうち1つ以上である、
歩行補助装置。
[付記23]
前記コントローラは、一般身体モデルに前記ユーザに関する前記身体情報を適用することによって前記参照歩行モデルを生成する、
歩行補助装置。
[付記24]
前記コントローラは、前記ユーザが歩行に消費する新陳代謝のエネルギー量に基づいて前記補助力を算出する、
歩行補助装置。
Claims (9)
- 歩行補助装置のユーザのヒップの関節角度及び/又は関節角速度に係る身体情報に基づいてモデリングされた参照歩行モデルを外部ソースから受信する受信部と、
前記参照歩行モデルに基づいて歩行補助装置が前記ユーザに提供する補助力を調整して、前記ユーザが歩行に消費するエネルギーを最小とする最適の補助力を設定する補助力設定部と、
を含み、
前記補助力設定部は、前記ユーザが歩行に消費する新陳代謝のエネルギー量を決定するために、前記ユーザの能動的な歩行に伴う、前記ユーザの筋肉が発生する力、前記ユーザの筋肉の移動速度、前記ユーザの移動距離、及び、前記ユーザの筋肉の質量のうち少なくとも1つを用いて前記ユーザに関するMCOTを算出する、
歩行補助装置。 - 前記歩行補助装置が動作する第1動作モード及び第2動作モードのいずれか1つのモードで動作するかを選択する選択部をさらに含み、
前記第1動作モードは、前記歩行補助装置が前記ユーザに前記補助力を提供し、
前記第2動作モードは、前記歩行補助装置が前記最適の補助力を設定し、
前記補助力設定部は、前記選択部で前記第2動作モードが選択された場合、前記最適の補助力を設定する、
請求項1に記載の歩行補助装置。 - 前記補助力設定部は、MCOTを算出して前記ユーザが歩行に消費する新陳代謝のエネルギー量を決定し、前記決定されたエネルギー量に基づいて前記補助力を調整する、
請求項1に記載の歩行補助装置。 - 前記補助力設定部は、初期補助力プロファイルを生成し、前記初期補助力プロファイルは、前記参照歩行モデルに基づいて周期に応じて変化する前記補助力の変化軌跡を示し、前記初期補助力プロファイルから前記変化軌跡を調整することによって前記MCOTが最小となる最適の補助力プロファイルを抽出する、
請求項3に記載の歩行補助装置。 - 前記ユーザのヒップの関節角度及びヒップの関節角速度のうち少なくとも1つに対応する補助力を出力する駆動器をさらに含み、
前記補助力設定部は、前記参照歩行モデルに基づいて前記駆動器のゲインを調整することによって前記MCOTが最小となる前記最適のゲインを決定する、
請求項3または4に記載の歩行補助装置。 - ユーザの脚に着用される補助装置と、
前記補助装置が駆動するように補助力を生成する駆動器と、
前記ユーザのヒップの関節角度及び/又は関節角速度に関する身体情報に基づいて前記ユーザの歩行をモデリングした参照歩行モデルに基づいて、前記ユーザが歩行に消費するエネルギーを最小とする最適の補助力を決定するコントローラと、
を含み、
前記コントローラは、前記ユーザが歩行に消費する新陳代謝のエネルギー量を決定するために、前記ユーザの能動的な歩行に伴う、前記ユーザの筋肉が発生する力、前記ユーザの筋肉の移動速度、前記ユーザの移動距離、及び、前記ユーザの筋肉の質量のうち少なくとも1つを用いて前記ユーザに関するMCOTを算出する、
歩行補助装置。 - 前記身体情報は、前記ユーザの関節情報、筋肉情報、及び神経情報のうち1つ以上である、
請求項6に記載の歩行補助装置。 - 前記コントローラは、一般身体モデルに前記ユーザに関する前記身体情報を適用することによって前記参照歩行モデルを生成する、
請求項6または7に記載の歩行補助装置。 - 前記コントローラは、前記ユーザが歩行に消費する新陳代謝のエネルギー量に基づいて前記補助力を算出する、
請求項6乃至8いずれか一項に記載の歩行補助装置。
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