JP2020062151A - Walking assist device and controller - Google Patents
Walking assist device and controller Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020062151A JP2020062151A JP2018195061A JP2018195061A JP2020062151A JP 2020062151 A JP2020062151 A JP 2020062151A JP 2018195061 A JP2018195061 A JP 2018195061A JP 2018195061 A JP2018195061 A JP 2018195061A JP 2020062151 A JP2020062151 A JP 2020062151A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluid pressure
- pressure actuator
- walking
- user
- assist device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 191
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 claims abstract description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 14
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 abstract description 11
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 abstract description 8
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 244000309466 calf Species 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 210000003423 ankle Anatomy 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 229920005558 epichlorohydrin rubber Polymers 0.000 description 1
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 210000003314 quadriceps muscle Anatomy 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000011895 specific detection Methods 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
- A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
- A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pain & Pain Management (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
Description
本発明は、歩行アシスト装置及びコントローラに関する。 The present invention relates to a walking assist device and a controller.
動力を用いて使用者の歩行をアシストする歩行アシスト装置では、電気モータ及び位置検出センサなどの電気部品が広く用いられている(特許文献1参照)。 Electric parts such as an electric motor and a position detection sensor are widely used in a walking assist device that assists the walking of a user by using power (see Patent Document 1).
しかしながら、上述した従来の歩行アシスト装置は、電気モータ及び位置検出センサなどの電気部品を用いているため、水中での歩行トレーニングなど、下肢が水中に位置する状態での歩行アシストには適していない問題がある。 However, since the above-described conventional walking assist device uses electric parts such as an electric motor and a position detection sensor, it is not suitable for walking assist in a state where the lower limb is located in water, such as walking training in water. There's a problem.
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、使用者の下肢が水中に位置する場合でも問題なく使用できる歩行アシスト装置、及び当該歩行アシスト装置のコントローラの提供を目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a walking assist device that can be used without a problem even when a user's lower limb is located in water, and a controller of the walking assist device. To do.
本発明の一態様は、使用者の歩行をアシストする歩行アシスト装置であって、前記使用者の大腿部に設けられる第1流体圧アクチュエータと、前記使用者の下腿部に設けられる第2流体圧アクチュエータと、前記第2流体圧アクチュエータ内の圧力に基づいて、前記第1流体圧アクチュエータを制御するコントローラとを備え、前記第1流体圧アクチュエータ及び前記第2流体圧アクチュエータは、流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状のチューブを有し、前記コントローラは、前記第1流体圧アクチュエータ及び前記第2流体圧アクチュエータから離隔して設けられる。 One aspect of the present invention is a walking assist device that assists walking of a user, including a first fluid pressure actuator provided on the thigh of the user and a second fluid pressure actuator provided on the lower thigh of the user. A fluid pressure actuator and a controller that controls the first fluid pressure actuator based on the pressure in the second fluid pressure actuator are provided, and the first fluid pressure actuator and the second fluid pressure actuator are the fluid pressure. The controller has a cylindrical tube that expands and contracts according to, and the controller is provided separately from the first fluid pressure actuator and the second fluid pressure actuator.
上述した歩行アシスト装置及びコントローラによれば、使用者の下肢が水中に位置する場合でも問題なく使用できる。 According to the above-described walking assist device and controller, even when the lower limbs of the user are located in water, they can be used without any problem.
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Note that the same functions and configurations are given the same or similar reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
(1)歩行アシスト装置の全体概略構成
図1は、本実施形態に係る歩行アシスト装置10を利用した歩行トレーニングの例を示す。図1に示すように、歩行アシスト装置10は、使用者20の下肢に装着される。歩行アシスト装置10は、使用者20の歩行をアシストする。
(1) Overall Schematic Configuration of Walking Assist Device FIG. 1 shows an example of walking training using the
図1に示す例では、使用者20がプール内に設置されたトレッドミル30を利用して歩行トレーニングを実行する際に、使用者20の歩行動作を歩行アシスト装置10がアシストする。トレッドミル30は、水中での利用に対応している。
In the example shown in FIG. 1, when the
つまり、使用者20は、使用者20の下肢の一部(または全部)が水中に位置した状態において、歩行トレーニングを実行する。下肢が水中に位置する状態での歩行トレーニングは、膝関節などへの負担が軽く、一方で水の抵抗を負荷として利用できるため、安全かつ高いトレーニング効果を見込める。
That is, the
図2は、歩行アシスト装置10の概略図である。具体的には、図2は、使用者20の下肢に装着された歩行アシスト装置10を示す。
FIG. 2 is a schematic diagram of the
図2に示すように、歩行アシスト装置10は、腰部バンド110、膝部バンド120及び靴部130を備える。なお、図2では、一方の脚のみが示されているが、膝部バンド120及び靴部130は、両脚に装着される。
As shown in FIG. 2, the
腰部バンド110は、使用者20の腰部に装着される。具体的には、腰部バンド110は、使用者20の腰部及び腹部に巻き付いて固定される。腰部バンド110の端部は、面ファスナーなどの係止部材を用いて、腰部バンド110に係止される。
The
膝部バンド120は、使用者20の膝部に装着される。具体的には、膝部バンド120は、使用者20の膝部に巻き付いて固定される。膝部バンド120には、面ファスナーなどが用いられてもよいし、一定のサポート力を有しつつ、伸縮性を有する材料で構成されてもよい。
The
靴部130は、使用者20の足部に装着される。具体的には、靴部130は、使用者20の足部を滑り込ませることにより、使用者20の足部に固定される。靴部130は、水中において利用されるため、ゴムまたは樹脂材料を用いて構成されることが好ましい。
The
腰部バンド110と膝部バンド120とには、流体圧アクチュエータ201が連結される。また、膝部バンド120と靴部130とには、流体圧アクチュエータ202が連結される。つまり、片脚に2本の流体圧アクチュエータが用いられる。
A
流体圧アクチュエータ201は、流体の圧力を利用したアクチュエータであり、流体圧アクチュエータ201の長さを変化させることができる。流体圧アクチュエータ202も同様である。
The
本実施形態では、流体として空気が用いられ、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202には、コントロール用バルブ161及びコントロール用バルブ162を介して圧力タンク176(図1及び図2において不図示、図4参照)が接続される。
In the present embodiment, air is used as the fluid, and the
流体圧アクチュエータ201は、使用者20の大腿部に設けられる。本実施形態において、流体圧アクチュエータ201は、第1流体圧アクチュエータを構成する。
The
具体的には、流体圧アクチュエータ201は、大腿部の前側に取り付けられる。流体圧アクチュエータ201は、使用者20の歩行をアシストする。具体的には、流体圧アクチュエータ201は、大腿部前側に位置する筋肉(大腿四頭筋など)の収縮動作をアシストする。
Specifically, the
流体圧アクチュエータ202は、使用者20の下腿部に設けられる。本実施形態において、流体圧アクチュエータ202は、第2流体圧アクチュエータを構成する。
The
具体的には、流体圧アクチュエータ202は、使用者20の脹ら脛から足首に亘って設けられる。流体圧アクチュエータ202は、使用者20の歩行動作の検出に用いられる。また、本実施形態では、流体圧アクチュエータ202も使用者20の歩行をアシストする。
Specifically, the
流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202は、流体を利用したアクチュエータであり、電気的な機構は一切有していないため、水中でも問題なく使用できる。また、後述するように、アクチュエータ本体部210(図2において不図示、図3参照)は、ゴム及び有機繊維などで構成可能なため、極めて軽量(100g程度)である。
The
流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202は、コントローラ300(図2において不図示、図4参照)によって制御される。
The
(2)流体圧アクチュエータの構成
図3は、本実施形態に係る流体圧アクチュエータ201の側面図である。図3に示すように、流体圧アクチュエータ201は、アクチュエータ本体部210及び連結部220を備える。なお、本実施形態では、流体圧アクチュエータ202も流体圧アクチュエータ201と同様の構成である。
(2) Configuration of Fluid Pressure Actuator FIG. 3 is a side view of the
アクチュエータ本体部210は、チューブ211とスリーブ212とによって構成される。アクチュエータ本体部210には、フィッティング230及び通過孔240を介して流体が流入する。流体圧アクチュエータ201の両端には、連結部220がそれぞれ設けられる。
The
アクチュエータ本体部210は、チューブ211内への流体の流入によって、アクチュエータ本体部210の軸方向DAXにおいて収縮し、径方向DRにおいて膨張する。また、アクチュエータ本体部210は、チューブ211から流体の流出によって、アクチュエータ本体部210の軸方向DAXにおいて膨張し、径方向DRにおいて収縮する。
The
このようなアクチュエータ本体部210の形状変化によって、流体圧アクチュエータ201は、アクチュエータとしての機能を発揮する。流体圧アクチュエータ201は、いわゆるマッキベン型である。
The
流体圧アクチュエータ201の駆動に用いられる流体は、空気などの気体、または水、鉱物油などの液体のどちらでもよいが、歩行アシスト装置10に用いられることを考慮すると、大きな収縮力を発揮する油圧駆動までは必要ない。そこで、本実施形態では、上述したように、流体圧アクチュエータ201の駆動に用いられる流体として空気が用いることが好ましい。つまり、流体圧アクチュエータ201に流入する流体は、空気である。
The fluid used to drive the
フィッティング230は、流体圧アクチュエータ201の駆動圧力源、具体的には、エアコンプレッサ175及び圧力タンク176(図3において不図示、図4参照)と接続されたホース181(図4参照)を取り付けられるように突出している。
The fitting 230 has a hose 181 (see FIG. 4) connected to a driving pressure source of the
フィッティング230を介して流入した流体は、通過孔240を通過してアクチュエータ本体部210の内部、具体的には、チューブ211の内部に流入する。
The fluid flowing in through the fitting 230 passes through the
チューブ211は、流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状の筒状体である。チューブ211は、流体による収縮及び膨張を繰り返すため、ブチルゴムなど弾性材料によって構成される。つまり、チューブ211は、所定のゴム材料によって形成されることが好ましい。
The
なお、流体圧アクチュエータ201を油圧駆動とする場合には、耐油性が高いNBR(ニトリルゴム)、または水素化NBR、クロロプレンゴム、及びエピクロロヒドリンゴムからなる群より選択される少なくとも一種とすることが好ましい。
When hydraulically driving the
スリーブ212は、円筒状であり、チューブ211の外周面を覆う。スリーブ212は、チューブ211の所定量以上の膨張変形を拘束する繊維からなる拘束部材である。
The
具体的には、スリーブ212は、所定方向に配向されたコードを編み込んだ伸縮性を有する構造体であり、配向されたコードが交差することによって菱形の形状が繰り返されている。スリーブ212は、このような形状を有することによって、パンタグラフ変形し、チューブ211の収縮及び膨張を規制しつつ追従する。
Specifically, the
スリーブ212を構成するコードとしては、芳香族ポリアミド(アラミド繊維)やポリエチレンテレフタラート(PET)の繊維コードを用いることが好ましい。但し、このような種類の繊維コードに限定されるものではなく、例えば、PBO繊維(ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール)などの高強度繊維や、極細のフィラメントによって構成される金属製のコードでもよい。
As the cord forming the
なお、流体圧アクチュエータ201の詳細については、例えば、国際公開第2017/010304号に記載されている構成と同様としてもよい。
The details of the
(3)歩行アシスト装置の機能ブロック構成
図4は、歩行アシスト装置10の機能ブロック構成図である。図4では、歩行アシスト装置10の構成要素であるコントロール用バルブ161、コントロール用バルブ162、圧力センサ170、エアコンプレッサ175、圧力タンク176、ホース181、ホース182、流体圧アクチュエータ201、流体圧アクチュエータ202及びコントローラ300が模式的に示されている。
(3) Functional Block Configuration of Walking Assist Device FIG. 4 is a functional block configuration diagram of the walking assist
コントロール用バルブ161及びコントロール用バルブ162は、コントローラ300によって制御される。コントロール用バルブ161及びコントロール用バルブ162は、圧力タンク176と連結される。
The
圧力タンク176には、エアコンプレッサ175が連結される。エアコンプレッサ175は、圧力タンク176に空気を供給する。圧力タンク176は、エアコンプレッサ175によって送り込まれた空気を所定の圧力で維持する。
An
エアコンプレッサ175は、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202の作動によって圧力タンク176内の圧力が所定値以下に低下すると、圧力タンク176に空気を供給する。
The
コントロール用バルブ161は、ホース181を介して流体圧アクチュエータ201のフィッティング230(図3参照)と接続される。流体圧アクチュエータ201には、コントロール用バルブ161を介して圧縮された空気が送り込まれる。
The
同様に、コントロール用バルブ162は、ホース182を介して流体圧アクチュエータ202のフィッティング230(図3参照)と接続される。流体圧アクチュエータ202には、コントロール用バルブ162を介して圧縮された空気が送り込まれる。
Similarly, the
圧力センサ170は、コントロール用バルブ162と接続され、流体圧アクチュエータ202内の圧力を検出する。
The
コントローラ300は、流体圧アクチュエータ202内の圧力に基づいて、流体圧アクチュエータ201を制御する。これにより、歩行アシスト装置10は、使用者20の歩行をアシストする。なお、本実施形態では、後述するように、コントローラ300は、流体圧アクチュエータ202も制御し、使用者20の歩行をアシストする。
The
コントローラ300は、ハードウェア要素として、プロセッサ、メモリ、入力デバイス及び外部インターフェースなどを備える。コントローラ300によって提供される機能は、当該ハードウェア要素を用いてコンピュータプログラム(ソフトウェア)を実行することによって実現される。なお、コントローラ300によって提供される機能の一部または全部は、デジタル信号プロセッサ(DSP)或いはApplication Specific Integrated Circuit(ASIC)などによって実現されてもよい。
The
コントローラ300は、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202から離隔して設けられる。具体的には、図4に示すように、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202は、水中に位置するが、コントロール用バルブ161、コントロール用バルブ162、圧力センサ170、エアコンプレッサ175、圧力タンク176及びコントローラ300は、地上に設けられる。
The
コントローラ300は、流体圧アクチュエータ202内の圧力の変化に基づいて、流体圧アクチュエータ201内への流体の流入タイミング、及び流体圧アクチュエータ201からの流体の流出タイミングを制御する。
The
具体的には、コントローラ300は、圧力センサ170によって測定される流体圧アクチュエータ202内の空気圧の変化に基づいてコントロール用バルブ161を制御し、流体圧アクチュエータ201内への空気の流入タイミングを制御する。また、コントローラ300は、コントロール用バルブ161を制御し、流体圧アクチュエータ201に流入した空気の流出タイミングを制御する。
Specifically, the
より具体的には、流体圧アクチュエータ202には、一定の空気圧が付与された状態とする。使用者20が歩行を開始すると、流体圧アクチュエータ202の長さが変化することによって、流体圧アクチュエータ202内の圧力が変化する。コントローラ300は、当該圧力の変化を利用して使用者20の歩行の意図を検出する。
More specifically, a constant air pressure is applied to the
また、コントローラ300は、流体圧アクチュエータ202内の圧力(空気圧)を示す値が、所定の閾値を下回ったか否かに基づいて使用者20の歩行周期(歩行サイクル、歩行ピッチと呼んでもよい)を検出する。
Further, the
コントローラ300は、当該空気圧を示す値が所定の閾値範囲を外れるか否かに基づいて歩行周期を検出する。当該所定の閾値は、使用者20の歩行周期毎に少なくとも1度、当該空気圧を示す値が下回る状態が発生するような値に設定される。なお、コントローラ300は、当該空気圧を示す値が所定の閾値を下回ったこと、或いは所定の閾値を上回ったことに基づいて歩行周期を検出し得る。
The
コントローラ300は、検出した歩行周期に基づいて、流体圧アクチュエータ201内への空気の流入タイミング、及び流体圧アクチュエータ201からの空気の流出タイミングを制御する。なお、歩行周期の具体的な検出動作については、さらに後述する。
The
また、歩行周期を検出には、流体圧アクチュエータ202内の空気圧の値自体を用いてもよいし、当該空気圧の微分値を用いてもよい。或いは、両方を併用してもよい。
Further, the value of the air pressure in the
また、コントローラ300は、流体圧アクチュエータ202内の圧力の変化に基づいて、流体圧アクチュエータ202内への流体の流入タイミング、及び流体圧アクチュエータ202からの流体の流出タイミングも制御する。つまり、流体圧アクチュエータ202は、使用者20の歩行周期の検出のみではなく、使用者20の歩行アシストにも用いられる。
Further, the
(4)歩行アシスト装置の動作
次に、歩行アシスト装置10の動作について説明する。具体的には、歩行アシスト装置10による歩行アシストの動作例について説明する。
(4) Operation of Walking Assist Device Next, the operation of the walking assist
図5は、歩行アシスト装置10の動作フロー図である。図5に示すように、歩行アシスト装置10は、使用者20の脹ら脛部に設けられているアクチュエータ、具体的には、流体圧アクチュエータ202(図2など参照)の圧力(空気圧)を検出する(S10)。
FIG. 5 is an operation flow chart of the walking assist
より具体的には、歩行アシスト装置10は、流体圧アクチュエータ202と接続されている圧力センサ170(図4参照)によって検出された空気圧を検出する。
More specifically, the walking assist
歩行アシスト装置10は、検出された当該空気圧に基づいて、使用者20が歩行状態か否か、具体的には、使用者20の歩行の意図を判定する(S20)。
The walking
歩行アシスト装置10は、使用者20が歩行状態であると判定した場合、使用者20の歩行周期に合わせて、大腿部に設けられている流体圧アクチュエータ201、及び脹ら脛部に設けられている流体圧アクチュエータ202に圧力を付与する(S30)。
When it is determined that the
歩行アシスト装置10による使用者20の歩行意図の検出動作、及び歩行アシスト動作について、さらに説明する。
The operation of detecting the walking intention of the
図6は、使用者20の歩行状態の説明図である。図6に示すように、使用者20は、静止状態(図中の1))から歩行を開始(図中の2))する。その後、使用者20の脚(図6では、右脚)が前遊脚期に入ると、歩行アシスト装置10は、流体圧アクチュエータ202によって、使用者20の歩行の意図を検出する(図中の3))。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the walking state of the
上述したように、流体圧アクチュエータ202には、一定の空気圧が付与された状態とされている。流体圧アクチュエータ202は、流体圧アクチュエータ202の長さが引き延ばされると、流体圧アクチュエータ202内の圧力が上昇する。その後、遊脚期に入ると、流体圧アクチュエータ202の長さは短くなり、流体圧アクチュエータ202の圧力は低下する。
As described above, the
具体的には、使用者20の立脚期において引き延ばされ、その後、前遊脚期において、地面の蹴り出し動作とともに素早く縮む。流体圧アクチュエータ202が短時間内に縮むことによって、一定圧を保つ制御の応答が追い付かず、流体圧アクチュエータ202内の圧力が一時的に低下する。
Specifically, it is stretched during the standing phase of the
歩行アシスト装置10は、当該圧力の変化を利用して使用者20の歩行の意図を検出する。
The walking
使用者20の右脚が遊脚期に入ると、歩行アシスト装置10は、使用者20の大腿部に設けられた流体圧アクチュエータ201、及び流体圧アクチュエータ202に空気を送り込み、使用者20の歩行をアシストする。
When the right leg of the
具体的には、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202は、空気が送り込まれることによって軸方向DAX(図3参照)に収縮し、使用者20の右脚の歩行動作をアシストする(図中の4))。具体的には、歩行アシスト装置10は、図中の4)に示されている矢印付きの太線の方向に沿った右脚の運動をアシストする。
Specifically, the
使用者20の右脚が立脚期に入ると、歩行アシスト装置10は、使用者20の歩行をアシストを終了する(図中の5))。
When the right leg of the
図7A及び図7Bは、使用者20に装着された流体圧アクチュエータ202内の圧力の変化例を示す。具体的には、図7Aは、流体圧アクチュエータ202内の空気圧(kPa)の変化例を示す。図7Bは、流体圧アクチュエータ202内の空気圧微分値(kPa/s)の変化例を示す。つまり、図7Bは、図7Aに示した空気圧を微分した値を示している。
7A and 7B show examples of changes in pressure inside the
歩行アシスト装置10は、図7Aに示す空気圧の値自体を用いて、当該空気圧が所定の閾値を下回ったことを検出してもよいし、図7Bに示す空気圧微分値が所定の閾値(図中の点線参照)を下回ったことを検出してもよい。
The walking
歩行アシスト装置10は、当該空気圧を示す値(空気圧または空気圧微分値)が所定の閾値範囲から外れるか否かに基づいて、使用者20の歩行周期Tを検出する。具体的には、歩行アシスト装置10は、使用者20のそれぞれの脚について、立脚期、前遊脚期及び遊脚期から構成される歩行周期Tを検出する。
The walking
歩行アシスト装置10は、使用者20が歩行状態を継続している場合、歩行周期Tに基づいて、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202による歩行アシストのタイミングを制御する。
When the
(5)作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202は、流体(空気)を用いたアクチュエータであり、チューブ211及びスリーブ212などによって構成され、電気モータなどの電気部品は用いられていない。また、コントローラ300は、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202から離隔して設けられる。つまり、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202は、プールなどの水中に配置されるが、コントローラ300は、陸上に設けることが可能である。
(5) Operation / Effect According to the above-described embodiment, the following operation / effect can be obtained. Specifically, the
このため、水中での歩行トレーニングなど、使用者20の下肢が水中に位置する状態でも問題なく歩行アシスト装置10を使用できる。
Therefore, the walking assist
従来の歩行アシスト装置のように、電気モータ及び位置検出センサなどの電気部品が用いられている場合、水中での歩行トレーニングに使用しようとすると、当該電気部品を防水をしなければならず、重量及びコストの増加に繋がる。 When electric parts such as an electric motor and a position detection sensor are used like a conventional walking assist device, if the electric parts are to be used for walking training underwater, the electric parts must be waterproofed, and And increase in cost.
流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202は、とても簡易な構成であり、防水も不要であり、軽量(約100g程度)である。また、コントローラ300などは、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202から離隔して設けられることが可能である。つまり、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202は、歩行アシスト、特に水中での歩行アシストに極めて適している。
The
本実施形態では、コントローラ300は、脹ら脛部に設けられた流体圧アクチュエータ202内の圧力の変化に基づいて、大腿部に設けられた流体圧アクチュエータ201(及び流体圧アクチュエータ202)内への流体の流入タイミング(及び当該流体の流出タイミング)を制御できる。このため、使用者20の歩行タイミングに応じた適切なタイミングにおいて使用者20の歩行をアシストし得る。
In the present embodiment, the
本実施形態では、流体圧アクチュエータ202内の圧力(空気圧)を示す値が、所定の閾値を下回ったか否かに基づいて使用者20の歩行周期を検出し、検出した歩行周期に基づいて、流体圧アクチュエータ201内への空気の流入タイミングを制御する。このため、使用者20の歩行周期、つまり、歩く速さに応じた適切なタイミングにおいて使用者20の歩行をアシストし得る。
In the present embodiment, the walking cycle of the
本実施形態では、流体圧アクチュエータ201(及び流体圧アクチュエータ202)に流入する流体は、空気である。空気を用いることによって、流体圧アクチュエータ201(及び流体圧アクチュエータ202)がバネ的な挙動を示すため、使用者20の身体に急激に力が掛かることを回避できる。これにより、より安全な歩行アシストを実現し得る。
In this embodiment, the fluid flowing into the fluid pressure actuator 201 (and the fluid pressure actuator 202) is air. Since the fluid pressure actuator 201 (and the fluid pressure actuator 202) behaves like a spring by using air, it is possible to avoid a sudden force being applied to the body of the
(6)その他の実施形態
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
(6) Other Embodiments The contents of the present invention have been described above with reference to the examples, but the present invention is not limited to these descriptions, and various modifications and improvements are possible. It is obvious to the trader.
例えば、上述した実施形態では、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202は、チューブ211と、チューブ211の外周面を覆うスリーブ212を有していたが、スリーブ212は、必ずしもチューブ211の外周面を覆っていなくても構わない。例えば、スリーブがチューブでサンドイッチされるような構造、或いは、チューブとスリーブとが一体的に形成されているような構造でも構わない。
For example, in the above-described embodiment, the
また、流体圧アクチュエータ202は、使用者20の歩行状態の検出だけでなく、歩行アシストにも用いられていたが、使用者20の歩行状態の検出のみに用いられてもよい。さらに、このような場合、流体圧アクチュエータ202は、スリーブ212を有していなくてもよい。
Further, although the
上述した実施形態では、使用者20の下肢が水中に位置する水中での歩行トレーニングを例として説明したが、流体圧アクチュエータ201及び流体圧アクチュエータ202は、必ずしも水中で用いられなくても構わない。つまり、歩行アシスト装置10は、使用者20の陸上での歩行をアシストしてもよい。
In the above-described embodiment, the walking training in water in which the lower limb of the
上述した実施形態では、使用者20は人間を前提としていたが、当該使用者は、必ずしも人間に限定されず、歩行アシストを必要とする動物が含まれてよい。
In the above-described embodiment, the
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 Although the embodiments of the present invention have been described above, it should not be understood that the descriptions and drawings forming a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
10 歩行アシスト装置
20 使用者
30 トレッドミル
110 腰部バンド
120 膝部バンド
130 靴部
161,162 コントロール用バルブ
170 圧力センサ
175 エアコンプレッサ
176 圧力タンク
181,182 ホース
201,202 流体圧アクチュエータ
210 アクチュエータ本体部
211 チューブ
212 スリーブ
220 連結部
230 フィッティング
240 通過孔
300 コントローラ
10
Claims (7)
前記使用者の大腿部に設けられる第1流体圧アクチュエータと、
前記使用者の下腿部に設けられる第2流体圧アクチュエータと、
前記第2流体圧アクチュエータ内の圧力に基づいて、前記第1流体圧アクチュエータを制御するコントローラと
を備え、
前記第1流体圧アクチュエータ及び前記第2流体圧アクチュエータは、流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状のチューブを有し、
前記コントローラは、前記第1流体圧アクチュエータ及び前記第2流体圧アクチュエータから離隔して設けられる歩行アシスト装置。 A walking assist device for assisting a user in walking,
A first fluid pressure actuator provided on the thigh of the user,
A second fluid pressure actuator provided on the lower leg of the user,
A controller for controlling the first fluid pressure actuator based on the pressure in the second fluid pressure actuator,
The first fluid pressure actuator and the second fluid pressure actuator each include a cylindrical tube that expands and contracts according to the pressure of a fluid,
The walking assist device, wherein the controller is provided separately from the first fluid pressure actuator and the second fluid pressure actuator.
前記歩行アシスト装置は、
前記使用者の大腿部に取り付けられる第1流体圧アクチュエータと、
前記使用者の下腿部に取り付けられる第2流体圧アクチュエータと
を備え、
前記第1流体圧アクチュエータは、流体の圧力によって膨張及び収縮する円筒状のチューブを有し、
前記第2流体圧アクチュエータは、前記チューブを少なくとも有し、
前記コントローラは、前記第2流体圧アクチュエータ内の圧力に基づいて、前記第1流体圧アクチュエータを制御し、前記第1流体圧アクチュエータ及び前記第2流体圧アクチュエータから離隔して設けられるコントローラ。 A controller used in a walking assist device that assists a user in walking,
The walking assist device,
A first fluid pressure actuator attached to the thigh of the user;
A second fluid pressure actuator attached to the lower leg of the user,
The first fluid pressure actuator has a cylindrical tube that expands and contracts according to the pressure of fluid,
The second fluid pressure actuator includes at least the tube,
The controller controls the first fluid pressure actuator based on the pressure in the second fluid pressure actuator, and is provided separately from the first fluid pressure actuator and the second fluid pressure actuator.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018195061A JP2020062151A (en) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Walking assist device and controller |
PCT/JP2019/040072 WO2020080252A1 (en) | 2018-10-16 | 2019-10-10 | Walking assist device and controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018195061A JP2020062151A (en) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Walking assist device and controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020062151A true JP2020062151A (en) | 2020-04-23 |
Family
ID=70284590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018195061A Pending JP2020062151A (en) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Walking assist device and controller |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020062151A (en) |
WO (1) | WO2020080252A1 (en) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000166997A (en) * | 1998-12-10 | 2000-06-20 | Nsk Ltd | Walking auxiliary device |
JP2006340852A (en) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Natl Rehabilitation Center For The Disabled | Wear type joint drive device |
KR20160016925A (en) * | 2013-05-31 | 2016-02-15 | 프레지던트 앤드 펠로우즈 오브 하바드 칼리지 | Soft exosuit for assistance with human motion |
KR102115950B1 (en) * | 2013-11-07 | 2020-06-05 | 삼성전자주식회사 | A walk-assistive robot and a method for controlling the walk-assistive robot |
-
2018
- 2018-10-16 JP JP2018195061A patent/JP2020062151A/en active Pending
-
2019
- 2019-10-10 WO PCT/JP2019/040072 patent/WO2020080252A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020080252A1 (en) | 2020-04-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210275383A1 (en) | Wearable exoskeleton system and method | |
CN105873555B (en) | Joint movement assisting device | |
US11266560B2 (en) | Hand rehabilitation device, rehabilitation training device and method for controlling the same | |
JP2009213538A (en) | Assisting brace and its control method | |
JP2020518295A5 (en) | ||
CN113056352A (en) | Human body wearing type power auxiliary device | |
JP6548917B2 (en) | Strength support device | |
JP2020522651A (en) | Textile actuator | |
JP6710029B2 (en) | Actuator and body support device | |
KR101814676B1 (en) | Wearable soft exoskeleton apparatus | |
KR102395942B1 (en) | Lower extremity robotic assisted orthosis for for gait rehabilitation training | |
JP2017086893A (en) | Power transmission module and motion assistance device comprising the same | |
JP2018083275A (en) | Motion assist device | |
JP6632744B2 (en) | Actuator device and joint motion assist device | |
WO2020080252A1 (en) | Walking assist device and controller | |
WO2020080251A1 (en) | Training device and controller | |
KR101822946B1 (en) | Wearable robot with flexible strap | |
KR101635415B1 (en) | Pneumatic Artificial Muscle | |
JPWO2018168817A1 (en) | Operation assist device | |
US20210259904A1 (en) | Fluidic actuator systems and methods for mobile robots | |
JPWO2017213198A1 (en) | Operation assist device | |
JP6585943B2 (en) | Fluid pressure actuator | |
JP5300146B2 (en) | Strength training equipment | |
Thalman | Soft Wearable Robotics for Ankle and Lower Body Gait Rehabilitation: Design, Modeling, and Implementation of Fabric-Based Actuators to Assist Human Locomotion | |
JP2020062084A (en) | Training device |