JP2022042540A - Walking support device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、歩行支援装置に関する。 The present disclosure relates to a walking support device.
特許文献1には、車輪が設けられたフレームに対して前後方向に移動可能な左右一対の把持部を有し、把持部を把持して腕を振りながら歩行する使用者とともに前進する歩行支援装置が開示されている。この歩行支援装置には、バッテリを電源として車輪を駆動させるモータと、把持部へ入力される作用力を検出するセンサとが設けられており、センサによって検出された作用力に基づいて使用者の歩行状態が判定され、判定結果に基づいてモータが制御される。 Patent Document 1 has a pair of left and right grip portions that can move in the front-rear direction with respect to a frame provided with wheels, and a walking support device that moves forward with a user who grips the grip portions and walks while swinging his arms. Is disclosed. This walking support device is provided with a motor that drives the wheels using a battery as a power source and a sensor that detects the acting force input to the grip portion, and the user's walking support device is based on the acting force detected by the sensor. The walking state is determined, and the motor is controlled based on the determination result.
上述した歩行支援装置では、歩行支援装置に寄り掛からずに腕を振りながら歩行することを使用者に促すことができるので、使用者の歩行を支援しつつ歩行トレーニングを提供できる。しかしながら、車輪を駆動させるためのモータと把持部から入力される力を検出するためのセンサとが設けられているので、生産コストが高価である。そのため、より簡素な構成で、使用者の歩行を支援しつつ歩行トレーニングを提供可能な歩行支援装置が求められている。 In the above-mentioned walking support device, since it is possible to encourage the user to walk while swinging his / her arm without leaning on the walking support device, it is possible to provide walking training while supporting the walking of the user. However, since a motor for driving the wheels and a sensor for detecting the force input from the grip portion are provided, the production cost is high. Therefore, there is a demand for a walking support device capable of providing walking training while supporting the walking of the user with a simpler configuration.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be realized in the following forms.
(1)本開示の一形態によれば、使用者の歩行を支援する歩行支援装置が提供される。この歩行支援装置は、車輪を有する本体部と、前記本体部に固定され、前後方向に沿って設けられる左右一対のアーム部と、前記使用者に把持される左右一対の把持部と、左右一対の前記アーム部のそれぞれに設けられ、左右一対の前記把持部のそれぞれが前記前後方向に沿って移動可能な左右一対のレール部と、を備える。前記レール部内には、前記レール部の前端部と前記把持部との間に、前記前後方向に沿って伸縮する第1弾性部材が配置され、前記第1弾性部材は、前記把持部に入力される前向きの力を前記アーム部に伝達し、前記第1弾性部材の自然長と前記把持部のうちの前記レール部内の部分の前記前後方向の長さとの合計量は、前記レール部の前記前後方向の長さよりも短い。
この形態の歩行支援装置によれば、車輪を回転させるためのモータと把持部の位置を検出するためのセンサとが設けられていないので、簡素な構成で、使用者の歩行を支援しつつ歩行トレーニングを提供できる。また、把持部に入力される前向きの力が第1弾性部材を介してアーム部に伝達されるので、把持部からアーム部に前向きの力が伝達される際の衝撃を緩和できる。さらに、第1弾性部材の自然長と把持部のうちのレール部内の部分の前後方向の長さとの合計量がレール部の前後方向の長さよりも短いので、把持部を把持する手を前後に移動させながら歩行する使用者の動作に同調させて歩行支援装置を移動させることができる。
(2)上記形態の歩行支援装置において、前記第1弾性部材の前記前後方向における一端は、前記レール部の前端部に連結されてもよい。
この形態の歩行支援装置によれば、第1弾性部材がレール部内を自由に移動することを抑制できるので、第1弾性部材がレール部に接触することによる異音の発生を抑制できる。
(3)上記形態の歩行支援装置において、前記レール部内には、前記レール部の後端部と前記把持部との間に、前記前後方向に沿って伸縮する第2弾性部材が配置され、前記第2弾性部材は、前記把持部に入力される後向きの力を前記アーム部に伝達し、前記第1弾性部材の自然長と前記把持部のうちの前記レール部内の部分の前記前後方向の長さと前記第2弾性部材の自然長との合計量は、前記レール部の前記前後方向の長さよりも短くてもよい。
この形態の歩行支援装置によれば、把持部からレール部の後端部に後向きの力が伝達される際の衝撃を緩和できる。
(4)上記形態の歩行支援装置は、前記車輪を回転させるモータと、予め定められた条件下において前記車輪の回転速度が一定になるように前記モータを制御する制御部と、を備えてもよい。
この形態の歩行支援装置によれば、予め定められた条件下において車輪の回転速度が一定になるように制御部がモータを制御できるので、歩行支援装置を移動させるための使用者の負担を軽減できる。
本開示は、歩行支援装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、トレーニング装置等の形態で実現することができる。
(1) According to one embodiment of the present disclosure, a walking support device for supporting the walking of a user is provided. This walking support device includes a main body portion having wheels, a pair of left and right arm portions fixed to the main body portion and provided along the front-rear direction, a pair of left and right grip portions gripped by the user, and a pair of left and right grip portions. Each of the left and right arm portions is provided with a pair of left and right rail portions in which each of the pair of left and right grip portions can move along the front-rear direction. In the rail portion, a first elastic member that expands and contracts along the front-rear direction is arranged between the front end portion of the rail portion and the grip portion, and the first elastic member is input to the grip portion. The forward force is transmitted to the arm portion, and the total amount of the natural length of the first elastic member and the length of the portion of the grip portion in the rail portion in the front-rear direction is the front-back of the rail portion. Shorter than the length in the direction.
According to this form of the walking support device, since the motor for rotating the wheels and the sensor for detecting the position of the grip portion are not provided, the walking is supported by the user with a simple configuration. Can provide training. Further, since the forward force input to the grip portion is transmitted to the arm portion via the first elastic member, the impact when the forward force is transmitted from the grip portion to the arm portion can be alleviated. Further, since the total amount of the natural length of the first elastic member and the length in the front-rear direction of the portion of the grip portion in the rail portion is shorter than the length in the front-rear direction of the rail portion, the hand holding the grip portion is moved back and forth. The walking support device can be moved in synchronization with the movement of the user who walks while moving.
(2) In the walking support device of the above embodiment, one end of the first elastic member in the front-rear direction may be connected to the front end portion of the rail portion.
According to this form of the walking support device, since the first elastic member can be suppressed from freely moving in the rail portion, it is possible to suppress the generation of abnormal noise due to the contact of the first elastic member with the rail portion.
(3) In the walking support device of the above embodiment, a second elastic member that expands and contracts along the front-rear direction is arranged between the rear end portion of the rail portion and the grip portion in the rail portion. The second elastic member transmits a backward force input to the grip portion to the arm portion, and the natural length of the first elastic member and the length of the portion of the grip portion in the rail portion in the front-rear direction. The total amount of the rail portion and the natural length of the second elastic member may be shorter than the length of the rail portion in the front-rear direction.
According to this form of the walking support device, the impact when the backward force is transmitted from the grip portion to the rear end portion of the rail portion can be alleviated.
(4) The walking support device of the above embodiment may include a motor for rotating the wheels and a control unit for controlling the motors so that the rotation speed of the wheels becomes constant under predetermined conditions. good.
According to this form of the walking support device, the control unit can control the motor so that the rotation speed of the wheels becomes constant under predetermined conditions, so that the burden on the user for moving the walking support device is reduced. can.
The present disclosure can also be realized in various forms other than the walking support device. For example, it can be realized in the form of a training device or the like.
A.第1実施形態:
図1は、第1実施形態における歩行支援装置11の概略構成を示す側面図である。図2は、第1実施形態における歩行支援装置11の概略構成を示す正面図である。図1および図2には、互いに直交する3つの座標軸であるX,Y,Z軸を表す矢印が示されている。X軸は歩行支援装置11の前後方向に沿った座標軸であり、X軸を表す矢印の指し示す方向は後方である。Y軸は歩行支援装置11の左右方向に沿った座標軸であり、Y表す矢印の指し示す方向は右方である。Z軸は歩行支援装置11の上下方向に沿った座標軸であり、Z軸を表す矢印の指し示す方向は上方である。X,Y,Z軸を表す矢印は、他の図においても、矢印の指し示す方向が図1や図2と対応するように適宜、図示してある。
A. First Embodiment:
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of the
歩行支援装置11は、本体部20と、左右対称に設けられた一対のアーム部50と、左右対称に設けられた一対のレール部60と、左右対称に設けられた一対の把持部70とを備えている。以下の説明では、左側に設けられているアーム部50のことを左アーム部50Lと呼ぶことがあり、右側に設けられているアーム部50のことを右アーム部50Rと呼ぶことがある。左右のアーム部50を特に区別せずに説明する場合には、単にアーム部50と呼ぶ。左側に設けられているレール部60のことを左レール部60Lと呼ぶことがあり、右側に設けられているレール部60のことを右レール部60Rと呼ぶことがある。左右のレール部60を特に区別せずに説明する場合には、単にレール部60と呼ぶ。左側に設けられている把持部70のことを左把持部70Lと呼ぶことがあり、右側に設けられている把持部70のことを右把持部70Rと呼ぶことがある。左右の把持部70を特に区別せずに説明する場合には、単に把持部70と呼ぶ。
The
本体部20は、フレーム30と、車輪40とを有している。本実施形態では、図2に示すように、フレーム30は、左右方向に沿って設けられた中央フレーム31と、中央フレーム31の左端部に固定された左フレーム32と、中央フレーム31の右端部に固定された右フレーム33とによって構成されている。図1に示すように、左フレーム32は、前後方向に沿って設けられた下側部分と、下側部分の前端部と後端部との間から上方に向かって突き出した上側部分とを有している。右フレーム33は、左フレーム32と左右対称に設けられている。
The
本体部20は、車輪40として、左右対称に設けられた一対の前輪41と、左右対称に設けられた一対の後輪42とを有している。左側の前輪41は、左フレーム32の下側部分の前端部に接続されており、右側の前輪41は、右フレーム33の下側部分の前端部に接続されている。左側の後輪42は、左フレーム32の下側部分の後端部に接続されており、右側の後輪42は、右フレーム33の下側部分の後端部に接続されている。各前輪41は、トウの向きを前後左右に変更可能に構成されている。各後輪42は、トウの向きが前方に固定されるように構成されている。なお、各後輪42は、トウの向きを前後左右に変更可能に構成されてもよい。車輪40の数は、4つに限られず、例えば、3つでもよいし、5つ以上でもよい。
The
アーム部50は、前後方向に沿って設けられている。本実施形態では、アーム部50は、アーム部50の前端部と後端部との間から下方に向かって突き出した接続部55を有している。左側のアーム部50の接続部55は、ネジ39によって、左フレーム32の上端部に固定されており、右側のアーム部50の接続部55は、ネジ39によって、右フレーム33の上端部に固定されている。接続部55には複数のネジ穴が上下方向に並んで設けられている。ネジ39が挿入されるネジ穴を変更することによって上下方向におけるアーム部50の位置を調節できる。
The
レール部60は、アーム部50に前後方向に沿って設けられている。本実施形態では、レール部60は、アーム部50の上面に開口部を有するガイド溝として構成されている。レール部60は、アーム部50の前端部近傍からアーム部50の後端部近傍まで連続して設けられている。
The
把持部70は、レール部60に沿って前後方向に移動可能に設けられている。把持部70は、スティック部71と、スライド部72とを有している。本実施形態では、スティック部71は、略円柱形状を有しており、レール部60の上方に配置されている。スティック部71の下端部は、スライド部72に接続されている。スライド部72は、略直方体形状を有しており、レール部60内に、前後方向に沿って移動可能に配置されている。左側の把持部70に設けられたスティック部71は、使用者の左手に把持され、右側の把持部70に設けられたスティック部71は、使用者の右手に把持される。
The
図3は、図1におけるIII-III線断面図である。図3には、左側のレール部60および把持部70の断面が表されている。左右方向において、スライド部72の幅は、アーム部50の上面に設けられたレール部60の開口部の幅よりも広い。そのため、スライド部72は、レール部60から外れないようにレール部60内に収容されている。スティック部71は、レール部60の開口部からアーム部50上に突き出している。本実施形態では、使用者が把持しやすいように、スティック部71は、回転軸RXを中心にして前後に傾斜可能にスライド部72に接続されている。
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 3 shows a cross section of the
図1に示すように、レール部60内には、レール部60の前端部と把持部70のスライド部72との間に、前後方向に伸縮する第1弾性部材81が配置されている。本実施形態では、第1弾性部材81は、所定のバネ定数を有する圧縮コイルバネである。第1弾性部材81の前端部は、レール部60の前端部に連結されており、第1弾性部材81の後端部は、他の部材に連結されずに、自由端になっている。なお、第1弾性部材81は、圧縮コイルバネではなく、ゴム弾性を有するエラストマでもよい。
As shown in FIG. 1, in the
レール部60内には、レール部60の後端部と把持部70のスライド部72との間に、前後方向に伸縮する第2弾性部材82が配置されている。第2弾性部材82は、所定のバネ定数を有する圧縮コイルバネである。第2弾性部材82のバネ定数は、第1弾性部材81のバネ定数と同じでもよいし、第1弾性部材81のバネ定数と異なってもよい。第2弾性部材82の後端部は、レール部60の後端部に連結されており、第2弾性部材82の前端部は、他の部材に連結されずに、自由端になっている。なお、第2弾性部材82は、圧縮コイルバネではなく、ゴム弾性を有するエラストマでもよい。
In the
本実施形態では、前後方向において、第1弾性部材81の自然長L1と第2弾性部材82の自然長L2とスライド部72の長さL3とを合計した長さは、レール部60の長さL4よりも短い。つまり、レール部60内には、第1弾性部材81の後端部と第2弾性部材82の前端部との間に、スライド部72が第1弾性部材81および第2弾性部材82に接触せずに移動可能な空間が設けられている。
In the present embodiment, the total length of the natural length L1 of the first
図4は、第1弾性部材81を介して前向きの力が伝達される様子を示す説明図である。図1に示した状態から把持部70のスティック部71が前方に向かって押されると、スティック部71とともにスライド部72が前方に移動して、スライド部72の前端部は、第1弾性部材81の後端部に接触する。スティック部71がさらに前方に向かって押されると、スライド部72がさらに前方に移動して、図4に示すように、第1弾性部材81は、レール部60の前端部とスライド部72の前端部との間で押し潰されて縮む。この際、第1弾性部材81の復元力F1によって、スライド部72は後向きに押し返され、レール部60の前端部は前向きに押されるので、スティック部71に入力した前向きの力がレール部60の前端部からアーム部50に伝達される。本体部20に固定されたアーム部50に前向きの力が伝達されることによって、歩行支援装置11は前進する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing how a forward force is transmitted through the first
図5は、第2弾性部材82を介して後向きの力が伝達される様子を示す説明図である。図1に示した状態から把持部70のスティック部71が後方に向かって引かれると、スティック部71とともにスライド部72が後方に移動して、スライド部72の後端部は、第2弾性部材82の前端部に接触する。スティック部71がさらに後方に向かって引かれると、スライド部72がさらに後方に移動して、図5に示すように、第2弾性部材82は、スライド部72の後端部とレール部60の後端部との間で押し潰されて縮む。この際、第2弾性部材82の復元力F2によって、スライド部72は前向きに押し返され、レール部60の後端部は後向きに押されるので、スティック部71に入力した後向きの力がレール部60の後端部からアーム部50に伝達される。本体部20に固定されたアーム部50に後向きの力が伝達されることによって、歩行支援装置11は、減速あるいは後退する。
FIG. 5 is an explanatory view showing how a backward force is transmitted through the second
図6は、本実施形態の歩行支援装置11を用いて使用者Pが歩行する様子を示す説明図である。使用者Pは、左右の後輪42の間に立ち、左把持部70Lのスティック部71を左手で把持し、右把持部70Rのスティック部71を右手で把持した状態で、歩行支援装置11を操作する。例えば、図6に示すように、使用者Pが右手を前方に押し出すことによって、右把持部70Rのスティック71部から入力された前向きの力Ffが右レール部60R内に配置された第1弾性部材81を介して右アーム部50Rに伝達されて、歩行支援装置11は前進する。前進する歩行支援装置11とともに歩行する使用者Pが右手を引き、左手を押し出すことによって、左把持部70Lのスティック71部から入力された前向きの力Ffが左レール部60L内に配置された第1弾性部材81を介して左アーム部50Lに伝達されて、歩行支援装置11は前進を継続する。歩行支援装置11が使用者Pから離れ過ぎると、第2弾性部材82を介してアーム部50に後向きの力Frが伝達されて、歩行支援装置11が使用者Pに近付く。一方、歩行支援装置11が使用者Pに近付き過ぎると、第1弾性部材81を介して前向きの力Ffがアーム部50に伝達されて、歩行支援装置11が使用者Pから離れる。つまり、歩行支援装置11は、使用者Pの歩行速度に同調して移動する。そのため、使用者Pは、右手と左手とを交互に押し出しながら自然な歩幅で歩行できる。なお、左把持部70Lのスティック部71を直進時よりも前方に移動させることによって、歩行支援装置11を右に旋回させることができ、右把持部70Rのスティック部71を直進時よりも前方に移動させることによって、歩行支援装置11を左に旋回させることができる。スティック部71を後方に移動させることによって、歩行支援装置11の移動を停止させることができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing how the user P walks using the
以上で説明した本実施形態の歩行支援装置11によれば、2本のポールを用いて歩行を補助しつつ運動効果を増強するノルディックウォークのような動作を使用者Pに促すことができるので、歩行支援装置11やポールを用いない通常の歩行時よりも使用者Pの心拍数や酸素摂取量を高めて使用者Pに効果的な有酸素運動を提供できる。また、ノルディックウォークのような動作を使用者Pに促すことができるので、使用者Pの脳を活性化させて認知症の発症を抑制できる。さらに、使用者Pが歩行支援装置11にもたれ掛かった前傾姿勢で歩行することを抑制できる。本実施形態の歩行支援装置11には、車輪40を回転させるためのモータや、各把持部70L,70Rの位置を検出するためのセンサなどが設けられていないので、簡易な構成で、使用者Pの歩行を支援しつつノルディックウォークのような歩行トレーニングを提供できる。
According to the
また、本実施形態では、把持部70のスティック部71から入力される力がレール部60内に配置された第1弾性部材81や第2弾性部材82を介してアーム部50に伝達されるので、レール部60の前端部や後端部にスライド部72が接触してアーム部50に力が伝達される形態に比べて、力が伝達される際の衝撃を抑制できる。特に、本実施形態では、レール部60内には、第1弾性部材81の後端部と第2弾性部材82の前端部との間に、スライド部72が第1弾性部材81および第2弾性部材82に接触せずに移動可能な空間が設けられているので、歩行支援装置11の前進時にスライド部72が第2弾性部材82に接触することを抑制でき、歩行支援装置11の前進時にスライド部72が第2弾性部材82に接触したとしても第2弾性部材82の縮み量を低減できる。そのため、歩行支援装置11が加減速を繰り返すことを抑制して、使用者Pの歩行速度に同調して歩行支援装置11を移動させることができる。
Further, in the present embodiment, the force input from the
また、本実施形態では、第1弾性部材81の前端部は、レール部60の前端部に連結されており、第2弾性部材82の後端部は、レール部60の後端部に連結されているので、第1弾性部材81や第2弾性部材82がレール部60内を自由に動き回ることを抑制できる。そのため、第1弾性部材81や第2弾性部材82がレール部60の内壁面に接触することによる異音の発生を抑制できる。
Further, in the present embodiment, the front end portion of the first
B.第2実施形態:
図7は、第2実施形態における歩行支援装置12の概略構成を模式的に示す側面図である。第2実施形態の歩行支援装置12は、モータ110と、バッテリ120と、制御部130とを備えていることが第1実施形態と異なる。その他の構成については、特に説明しない限り、図1に示した第1実施形態の歩行支援装置11と同じである。
B. Second embodiment:
FIG. 7 is a side view schematically showing a schematic configuration of the
モータ110は、左フレーム32の後端部と、右フレーム33の後端部とに設けられている。左フレーム32の後端部に設けられたモータ110は、左側の後輪42を回転させ、右フレーム33の後端部に設けられたモータ110は、右側の後輪42を回転させる。本実施形態では、モータ110として、出力軸の回転角度を検出するエンコーダあるいはホールセンサを内蔵したACブラシレスモータが用いられる。なお、モータ110にエンコーダやホールセンサが内蔵されずに、コイルに発生する誘起電圧を用いて出力軸の回転角度が算出されてもよい。左側の後輪42を回転させるモータ110と右側の後輪42を回転させるモータ110とが別個に設けられずに、1つのモータ110で左右の後輪42を回転させてもよい。
The
バッテリ120は、左フレーム32に固定された箱状の収納部100に収納されている。バッテリ120として、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素蓄電池などの二次電池を用いることができる。バッテリ120は、インバータなどを介して各モータ110に電気的に接続されている。バッテリ120から出力された直流電力は、インバータによって交流電力に変換された後、各モータ110に供給される。
The
制御部130は、収納部100内に収納されている。制御部130は、1つまたは複数のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部130は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、後述する動的摩擦補償を実行して、予め定められた条件下において歩行支援装置12の移動速度が一定になるように、各モータ110のトルクを増加あるいは減少させる。なお、制御部130は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。
The
図8は、動的摩擦補償制御の処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、例えば、歩行支援装置12に設けられた電源ボタンがオンにされた場合に、制御部130によって開始される。まず、ステップS110にて、制御部130は、各後輪42の回転速度を取得する。制御部130は、例えば、各モータ110に内蔵されたエンコーダあるいはホールセンサによって検出される各モータ110の出力軸の回転角度を用いて、各後輪42の回転速度を取得する。制御部130は、所定のサンプリング周期で各後輪42の回転速度を取得する。この時間間隔は、例えば、0.1秒に設定できる。制御部130は、この処理が実行される間、各後輪42の回転速度の取得を継続する。
FIG. 8 is a flowchart showing the contents of the dynamic friction compensation control process. This process is started by the
ステップS120にて、所定時間での各後輪42の回転速度の変化量を算出する。制御部130は、第1のタイミングで取得された各後輪42の回転速度と、第1のタイミングよりも後の第2のタイミングで取得された各後輪42の回転速度とを用いて、第1のタイミングから第2のタイミングまでの間での各後輪42の回転速度の変化量を算出する。第1のタイミングは、例えば、最後に各後輪42の回転速度を取得したタイミングよりも1秒前のタイミングに設定され、第2のタイミングは、例えば、最後に各後輪42の回転速度を取得したタイミングに設定される。
In step S120, the amount of change in the rotational speed of each
ステップS130にて、制御部130は、上記所定時間での各後輪42の回転速度の変化量の絶対値が予め定められた値を超えるか否かを判定する。例えば、上記所定時間での各後輪42の回転速度の変化量の絶対値が、上記所定時間で歩行支援装置12の移動速度を0.1km/h変化させる値を超える場合に、制御部130は、上記所定時間での各後輪42の回転速度の変化量の絶対値が予め定められた値を超えると判断する。
In step S130, the
ステップS130で上記所定時間での各後輪42の回転速度の変化量の絶対値が予め定められた値を超えると判断された場合、制御部130は、ステップS140にて、各後輪42の回転速度の変化量に係数kを乗じた値を前回設定した各モータ110のトルクの目標値に加算した値を各モータ110のトルクの新たな目標値に設定して、各モータ110の出力を制御する。つまり、本実施形態では、ステップS130で上記所定時間での各後輪42の回転速度の変化量の絶対値が予め定められた値を超えると判断された場合には、制御部130は、歩行支援装置12の加速度合いあるいは減速度合いに応じて各モータ110のトルクを増減させる。例えば、第1弾性部材81が強く押し縮められて歩行支援装置12が比較的大きな加速度合いで加速している場合には、歩行支援装置12の加速度合いに応じて各モータ110のトルクを増加させ、例えば、第2弾性部材82が強く押し縮められて歩行支援装置12が比較的大きな減速度合いで減速している場合、つまり、使用者が歩行支援装置12にブレーキを掛けた場合には、歩行支援装置12の減速度合いに応じて各モータ110のトルクを減少させる。なお、初期状態では、各モータ110のトルクの目標値は、ゼロに設定されている。
When it is determined in step S130 that the absolute value of the amount of change in the rotational speed of each
ステップS130で上記所定時間での各後輪42の回転速度の変化量の絶対値が予め定められた値を超えると判断されなかった場合、制御部130は、ステップS143にて、上記所定時間での各後輪42の回転速度の変化量が正の値であるか否かを判定する。ステップS143で上記所定時間での各後輪42の回転速度の変化量が正の値であると判断された場合、換言すれば、歩行支援装置12が加速していると判断された場合、制御部130は、ステップS145にて、前回設定したトルクの目標値から所定値δを減算した値を新たなトルクの目標値に設定して、各モータ110の出力を制御する。一方、ステップS143で上記所定時間での各後輪42の回転速度の変化量が正の値であると判断されなかった場合、換言すれば、歩行支援装置12が減速していると判断された場合、制御部130は、ステップS148にて、前回設定したトルクの目標値に所定値δを加算した値を新たなトルクの目標値に設定して、各モータ110の出力を制御する。つまり、本実施形態では、ステップS130で上記所定時間での各後輪42の回転速度の変化量の絶対値が予め定められた値を超えると判断されなかった場合には、制御部130は、歩行支援装置12の移動速度が一定になるように各モータ110のトルクを増減させる。なお、制御部130は、例えば、各後輪42の回転速度に応じて所定値δの大きさを変化させてもよい。所定値δの大きさは一定に保たれてもよい。
If it is not determined in step S130 that the absolute value of the amount of change in the rotational speed of each
ステップS140、ステップS145、または、ステップS148の後、制御部130は、ステップS150にて、動的摩擦補償制御を終了するか否かを判定する。制御部130は、例えば、歩行支援装置12の電源ボタンがオフにされた場合に、動的摩擦補償制御を終了すると判断する。ステップS150で動的摩擦補償制御を終了すると判断されなかった場合、制御部130は、ステップS110に処理を戻して、この処理を繰り返す。一方、ステップS150で動的摩擦補償制御を終了すると判断された場合、制御部130は、この処理を終了する。
After step S140, step S145, or step S148, the
図9は、本実施形態の歩行支援装置12を用いて使用者Pが歩行する様子を示す説明図である。歩行支援装置12の電源ボタンがオンにされた状態、つまり、制御部130によって動的摩擦補償制御が実行されている状態で、使用者Pが歩行支援装置12とともに歩行する様子について説明する。なお、歩行支援装置12の電源ボタンがオフにされた状態では、制御部130によって動的摩擦補償制御が実行されないので、歩行支援装置12の動作は、第1実施形態の歩行支援装置11の動作と同じである。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing how the user P walks using the
図9の左側に示すように、歩行支援装置12の移動が停止されている状態から使用者Pが前向きの力Ffをアーム部50に伝達することによって歩行支援装置12を加速させて、所定時間での各後輪42の回転速度の変化量の絶対値が予め定められた値を超えた場合には、制御部130が各後輪42の回転速度の変化量に応じて各モータ110のトルクを増加させるので、各モータ110による前向きの推進力FPが発生し、歩行支援装置12は加速する。
As shown on the left side of FIG. 9, the user P accelerates the
図9の中央に示すように、歩行支援装置12が一定の移動速度で前進している状態では、所定時間での各後輪42の回転速度の変化量の絶対値が予め定められた値を超えないので、制御部130は、各後輪42の回転速度の変化を抑制するように、つまり、路面からの摩擦力FFによる歩行支援装置12の運動エネルギの損失が補償されるように、各モータ110のトルクを調節する。
As shown in the center of FIG. 9, when the
図9の右側に示すように、後向きの力Frがアーム部50に伝達されることによって、所定時間での各後輪42の回転速度の変化量の絶対値が予め定められた値を超えた場合、制御部130が各モータ110のトルクを減少させるので各モータ110による前向きの推進力FPが小さくなり、歩行支援装置12は減速する。
As shown on the right side of FIG. 9, the rearward force Fr is transmitted to the
以上で説明した本実施形態の歩行支援装置12によれば、把持部70の位置を検出するためのセンサが設けられていないので、比較的簡易な構成で、使用者Pの歩行を支援しつつノルディックウォークのような歩行トレーニングを提供できる。本実施形態の歩行支援装置12では、制御部130は、動的摩擦補償制御を実行することによって、車輪40の転がり抵抗などの摩擦による歩行支援装置12の運動エネルギの損失を各モータ110からの出力によって補償することができるので、歩行支援装置12とともに歩行する使用者Pの負担を軽減できる。
According to the
C.他の実施形態:
(C1)上述した各実施形態の歩行支援装置11,12は、第1弾性部材81や第2弾性部材82によって、把持部70に入力される力がレール部60の前端部や後端部に伝達される。これに対して、弾性部材ではなく、磁石によって、把持部70に入力される力がレール部60の前端部や後端部に伝達されてもよい。例えば、把持部70を前方に移動させた場合に斥力が発生するように、レール部60の前端部と把持部70の前端部とのそれぞれに磁石が固定されてもよい。この場合、把持部70に入力される力を非接触でレール部60に伝達できるので、静粛性を高めることができる。
C. Other embodiments:
(C1) In the
(C2)上述した各実施形態の歩行支援装置11,12において、レール部60の前端部と第1弾性部材81の前端部とが連結されている。これに対して、レール部60の前端部と第1弾性部材81の前端部とが連結されていなくてもよい。この場合、第1弾性部材81の前端部が他の部材に連結されずに自由端であり、第1弾性部材81の後端部と把持部70の前端部とが連結されてもよい。あるいは、第1弾性部材81の前端部と後端部とが他の部材に連結されずに自由端であってもよい。
(C2) In the
(C3)上述した各実施形態の歩行支援装置11,12において、レール部60の開口部を覆うカバーが設けられてもよい。例えば、アーム部50の上面に、把持部70の移動を阻害しないように、前後方向に伸縮する蛇腹状のカバーが設けられてもよい。この場合、使用者の衣服の袖が各レール部60内に巻き込まれることを抑制できる。
(C3) In the
(C4)上述した各実施形態の歩行支援装置11,12において、レール部60の後端部と把持部70との間に第2弾性部材82が配置されなくてもよい。この場合、前後方向における第1弾性部材81の長さL1とスライド部72の長さL3の合計量は、前後方向におけるレール部60の長さL4よりも短くてもよい。
(C4) In the
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the column of the outline of the invention are for solving a part or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve the part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.
11,12…歩行支援装置、20…本体部、30…フレーム、31…中央フレーム、32…左フレーム、33…右フレーム、39…ネジ、40…車輪、50…アーム部、55…接続部、60…レール部、70…把持部、71…スティック部、72…スライド部、81…第1弾性部材、82…第2弾性部材、100…収納部、110…モータ、120…バッテリ、130…制御部 11, 12 ... Walking support device, 20 ... Main body, 30 ... Frame, 31 ... Center frame, 32 ... Left frame, 33 ... Right frame, 39 ... Screws, 40 ... Wheels, 50 ... Arms, 55 ... Connections, 60 ... rail part, 70 ... grip part, 71 ... stick part, 72 ... slide part, 81 ... first elastic member, 82 ... second elastic member, 100 ... storage part, 110 ... motor, 120 ... battery, 130 ... control Department
Claims (4)
車輪を有する本体部と、
前記本体部に固定され、前後方向に沿って設けられる左右一対のアーム部と、
前記使用者に把持される左右一対の把持部と、
左右一対の前記アーム部のそれぞれに設けられ、左右一対の前記把持部のそれぞれが前記前後方向に沿って移動可能な左右一対のレール部と、
を備え、
前記レール部内には、前記レール部の前端部と前記把持部との間に、前記前後方向に沿って伸縮する第1弾性部材が配置され、
前記第1弾性部材は、前記把持部に入力される前向きの力を前記アーム部に伝達し、
前記第1弾性部材の自然長と前記把持部のうちの前記レール部内の部分の前記前後方向の長さとの合計量は、前記レール部の前記前後方向の長さよりも短い、
歩行支援装置。 It is a walking support device that supports the walking of the user.
The main body with wheels and
A pair of left and right arm portions fixed to the main body and provided along the front-rear direction,
A pair of left and right grips gripped by the user,
A pair of left and right rail portions provided on each of the pair of left and right arm portions, and each of the pair of left and right grip portions can move along the front-rear direction.
Equipped with
In the rail portion, a first elastic member that expands and contracts along the front-rear direction is arranged between the front end portion of the rail portion and the grip portion.
The first elastic member transmits a forward force input to the grip portion to the arm portion.
The total amount of the natural length of the first elastic member and the length of the portion of the grip portion in the rail portion in the front-rear direction is shorter than the length of the rail portion in the front-rear direction.
Walking support device.
前記第1弾性部材の前記前後方向における一端は、前記レール部の前端部に連結されている、歩行支援装置。 The walking support device according to claim 1.
A walking support device in which one end of the first elastic member in the front-rear direction is connected to the front end portion of the rail portion.
前記レール部内には、前記レール部の後端部と前記把持部との間に、前記前後方向に沿って伸縮する第2弾性部材が配置され、
前記第2弾性部材は、前記把持部に入力される後向きの力を前記アーム部に伝達し、
前記第1弾性部材の自然長と前記把持部のうちの前記レール部内の部分の前記前後方向の長さと前記第2弾性部材の自然長との合計量は、前記レール部の前記前後方向の長さよりも短い、歩行支援装置。 The walking support device according to claim 1 or 2.
In the rail portion, a second elastic member that expands and contracts along the front-rear direction is arranged between the rear end portion of the rail portion and the grip portion.
The second elastic member transmits a backward force input to the grip portion to the arm portion.
The total amount of the natural length of the first elastic member, the length of the grip portion in the rail portion in the front-rear direction, and the natural length of the second elastic member is the length of the rail portion in the front-rear direction. A walking support device that is shorter than the rail.
前記車輪を回転させるモータと、
予め定められた条件下において前記車輪の回転速度が一定になるように前記モータを制御する制御部と、
を備える、歩行支援装置。 The walking support device according to any one of claims 1 to 3.
The motor that rotates the wheels and
A control unit that controls the motor so that the rotational speed of the wheels becomes constant under predetermined conditions.
A walking support device equipped with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020147950A JP2022042540A (en) | 2020-09-03 | 2020-09-03 | Walking support device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020147950A JP2022042540A (en) | 2020-09-03 | 2020-09-03 | Walking support device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2022042540A true JP2022042540A (en) | 2022-03-15 |
Family
ID=80641374
Family Applications (1)
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JP2020147950A Withdrawn JP2022042540A (en) | 2020-09-03 | 2020-09-03 | Walking support device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2022042540A (en) |
-
2020
- 2020-09-03 JP JP2020147950A patent/JP2022042540A/en not_active Withdrawn
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