JP2022115271A - 歩行支援ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】歩行支援ロボットを用いて擬似的な平行棒訓練を行うことができるようにする。【解決手段】使用者の歩行を支援する歩行支援ロボットは、車輪を有する本体部と、使用者に把持される持手と、持手を本体部に接続する持手接続部と、持手に加えられる操作を検出する操作検出部と、車輪をロックするロック部と、ロック部を制御する制御部と、を備える。制御部は、ロック部によって車輪がロックされている期間に、歩行支援ロボットの前後方向における前方に持手を押す操作を操作検出部によって検出した場合には、ロック部による車輪のロックを解除して、本体部が移動した後にロック部によって車輪をロックし、前方に持手を押す操作を操作検出部によって検出しなかった場合には、ロック部による車輪のロックを維持する。【選択図】図８

Description

本開示は、歩行支援ロボットに関する。

特許文献１には、使用者の歩行を支援する歩行支援装置が開示されている。この歩行支援装置は、動作モードとして、アシストモードとトレーニングモードとを有している。アシストモードでは、歩行支援装置は、持手に加えられる力に応じて速度を調節しながら前進する。トレーニングモードでは、持手がフレームに対して移動可能な状態にされ、歩行支援装置は、使用者の腕振り動作によって移動する持手の位置に応じて速度を調節しながら前進する。

特開２０２０－１１６０５０号公報

互いに平行に設置された２本の棒の間を、右手で右側の棒を掴み、左手で左側の棒を掴みながら歩行することによって歩行能力を向上させる平行棒訓練が知られている。平行棒訓練では、被訓練者は、足を移動させる際、静止した棒に掴まって体を支えることができる。上記文献の歩行支援装置では、持手を平行棒のように用いると、歩行支援装置が移動してしまい、十分に体を支えることができない可能性がある。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

（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ロボットが提供される。この歩行支援ロボットは、車輪を有する本体部と、前記使用者に把持される持手と、前記持手を前記本体部に接続する持手接続部と、前記持手に加えられる操作を検出する操作検出部と、前記車輪をロックするロック部と、前記ロック部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記ロック部によって前記車輪がロックされている期間に、前記歩行支援ロボットの前後方向における前方に前記持手を押す操作を前記操作検出部によって検出した場合には、前記ロック部による前記車輪のロックを解除して、前記本体部が移動した後に前記ロック部によって前記車輪をロックし、前記前方に前記持手を押す操作を前記操作検出部によって検出しなかった場合には、前記ロック部による前記車輪のロックを維持する。
この形態の歩行支援ロボットによれば、制御部は、ロック部によって車輪がロックされている期間に持手を前方に押す操作を検出した場合には、ロック部による車輪のロックを一時的に解除して本体部を移動可能にし、上記期間に持手を前方に押す操作を検出しなかった場合には、ロック部による車輪のロックを維持する。そのため、使用者は、ロック部によって車輪がロックされている期間に静止した持手で体を支えながら足を移動させることができ、持手に対して前方に押す操作を加えることによって車輪のロックを一時的に解除して本体部を移動させることができる。したがって、使用者は、静止した持手で体を支えながらの足の移動と、本体部を移動させる操作とを交互に繰り返すことによって、疑似的な平行棒訓練を実行することができる。
（２）上記形態の歩行支援ロボットにおいて、前記制御部は、前記ロック部によって前記車輪をロックしてから予め定められた待機時間が経過するまでの期間、前記前方に前記持手を押す操作を前記操作検出部によって検出した場合であっても前記車輪のロックを解除しなくてもよい。
この形態の歩行支援ロボットによれば、待機時間が経過するまでの期間、制御部は、車輪のロックを解除しないので、短期間に本体部の移動が繰り返されることに起因して使用者の体勢が不安定になることを抑制できる。
（３）上記形態の歩行支援ロボットにおいて、前記制御部は、前記車輪のロックが解除されている期間に、予め定められた大きさ以上の力で前記前方に前記持手を押す操作と、予め定められた大きさ以上の加速度で前記前方に前記持手を押す操作と、前記前後方向における後方に前記持手を引く操作とのうちの少なくともいずれか一つを前記操作検出部によって検出した場合には、前記本体部の移動中であっても前記ロック部によって前記車輪をロックしてもよい。
この形態の歩行支援ロボットによれば、使用者がバランスを崩した際に持手に加えられる操作によって車輪をロックすることができるので、使用者がバランスを崩したとしても、使用者が転倒することを抑制できる。
（４）上記形態の歩行支援ロボットは、前記車輪に駆動トルクを加える走行用モータを備え、前記制御部は、前記車輪のロックが解除されている期間に、前記走行用モータによって前記車輪に駆動トルクを加えてもよい。
この形態の歩行支援ロボットによれば、走行用モータの駆動トルクによって車輪を回転させて本体部を移動させることができるので、本体部を移動させるための使用者の負担を軽減できる。
（５）上記形態の歩行支援ロボットにおいて、前記制御部は、予め定められた操作を前記操作検出部によって検出した場合には、前記走行用モータを制御することによって前記歩行支援ロボットの向きを変更してもよい。
この形態の歩行支援ロボットによれば、制御部が走行用モータを制御して歩行支援ロボットを方向変換させるので、使用者は、簡単に歩行支援ロボットを方向変換させることができる。
（６）上記形態の歩行支援ロボットは、前記車輪に制動トルクを加える回生モードを有する走行用モータを備え、前記制御部は、前記車輪のロックが解除されている期間に、前記走行用モータによって前記車輪に制動トルクを加えてもよい。
この形態の歩行支援ロボットによれば、使用者が疑似的な平行棒訓練を実行する際に使用者に負荷をかけることによって使用者の足腰を鍛えることができる。
（７）上記形態の歩行支援ロボットにおいて、前記制御部は、前記使用者の歩幅を記憶する記憶部を有し、前記車輪のロックが解除されている期間に、前記走行用モータを制御することによって、前記記憶部に記憶された前記使用者の歩幅に応じた距離、前記本体部を移動させてもよい。
この形態の歩行支援ロボットによれば、使用者と本体部との間隔が近くなり過ぎることや使用者と本体部との間隔が遠くなり過ぎることに起因して使用者の体勢が不安定になることを抑制できる。
（８）上記形態の歩行支援ロボットにおいて、前記制御部は、前記使用者の歩幅を取得し、前記記憶部に記憶させる歩幅取得部を有してもよい。
この形態の歩行支援ロボットによれば、制御部は、歩幅取得部によって取得した歩幅を用いて走行用モータを制御することができるので、使用者と本体部との間隔が近くなり過ぎることや使用者と本体部との間隔が遠くなり過ぎることを効果的に抑制できる。
（９）上記形態の歩行支援ロボットにおいて、前記持手および前記持手接続部は、左右一対で設けられ、前記持手接続部は、前記持手を前記前後方向に移動可能に前記本体部に接続し、前記持手接続部には、前記持手を前記前後方向に移動させる持手位置変更部が設けられ、前記制御部は、前記ロック部によって前記車輪がロックされている期間に、左右一対の前記持手のうちの一方を前記前方に向かって押す操作を前記操作検出部によって検出した場合には、前記車輪が接触する路面と左右一対の前記持手のうちの他方との前記前後方向における相対位置が前記本体部の移動によって変化しないように前記持手位置変更部によって前記他方の前記持手の前記前後方向における位置を変更してもよい。
この形態の歩行支援ロボットによれば、使用者は、平行棒訓練の動作と同じ動作で疑似的な平行棒訓練を実行することができる。
（１０）上記形態の歩行支援ロボットにおいて、前記制御部は、前記車輪のロックが解除されている期間における前記本体部の移動距離が予め定められた距離に達した場合には、前記ロック部によって前記車輪をロックしてもよい。
この形態の歩行支援ロボットによれば、使用者と本体部との間隔が遠くなり過ぎることに起因して使用者の体勢が不安定になることを抑制できる。
本開示は、歩行支援ロボット以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、歩行訓練ロボット等の形態で実現することができる。

第１実施形態の歩行支援ロボットの概略構成を示す側面図。 第１実施形態の歩行支援ロボットの概略構成を示す正面図。 図２における持手接続部のIII－III線断面図。 持手ユニットが後方に向かって移動する様子を示す説明図。 アシストモードの様子を示す説明図。 負荷トレーニングモードの様子を示す説明図。 腕振り歩行トレーニングモードの様子を示す説明図。 第１実施形態の平行棒トレーニング処理の内容を示すフローチャート。 第１実施形態の平行棒トレーニングモードの様子を示すタイムチャート。 第１実施形態の平行棒トレーニングモードの様子を示す第１の説明図。 第１実施形態の平行棒トレーニングモードの様子を示す第２の説明図。 第２実施形態の歩行支援装置の概略構成を示す側面図。 第２実施形態の平行棒トレーニング処理の内容を示すフローチャート。 第２実施形態の平行棒トレーニングモードの様子を示すタイムチャート。 第２実施形態の平行棒トレーニングモードの様子を示す説明図。

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における歩行支援ロボット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ロボット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軸は歩行支援ロボット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軸は歩行支援ロボット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軸は歩行支援ロボット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。

歩行支援ロボット１１は、使用者の歩行を支援する機能と、使用者に歩行トレーニングを提供する機能とを有している。歩行支援ロボット１１は、例えば、医療施設や介護施設で用いられる。歩行支援ロボット１１は、家庭等で用いられてもよい。

図１に示すように、歩行支援ロボット１１は、本体部２０と、一対の持手接続部５０と、一対の持手位置変更部６０と、一対の持手ユニット７０と、一対の走行用モータ８０と、バッテリ８２と、回生電力消費部８３と、一対のロック部８５と、制御部９０とを備えている。本実施形態では、一対の持手接続部５０、一対の持手位置変更部６０、一対の持手ユニット７０、一対の走行用モータ８０、および、一対のロック部８５は、左右対称に設けられている。

本体部２０は、フレーム３０と、４つの走行用の車輪４０とを有している。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とは左右対称に設けられている。左フレーム３２には、箱状の収納部３５が固定されている。

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および各後輪４２は、路面ＲＳに接触する。本実施形態では、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。

持手接続部５０は、本体部２０と持手ユニット７０とを接続している。持手接続部５０は、前後方向に沿って設けられた箱状のケース５１と、ケース５１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固定部５８と、ケース５１の後端部から後方に向かって突き出したシャフト５５と、後述するシャフト支持部５７と、持手位置変更部６０とを有している。

図２に示すように、左側の持手接続部５０に設けられた固定部５８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、右側の持手接続部５０に設けられた固定部５８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。本実施形態では、左右の持手接続部５０同士は、連結部材５９によって連結されている。

図１に示すように、シャフト５５は、前後方向に沿って設けられた棒状部材である。シャフト５５は、ケース５１の後端部に設けられた貫通孔に挿入されている。シャフト５５の前端部は、ケース５１内に収容されており、シャフト５５の後端部は、後方に向かってケース５１から突き出している。シャフト５５の後端部には、持手ユニット７０が固定されている。本実施形態では、シャフト５５および持手ユニット７０は、ケース５１および本体部２０に対して前後方向に移動することができる。持手位置変更部６０は、前後方向におけるシャフト５５および持手ユニット７０の位置を変更する。持手位置変更部６０の構成については後述する。

持手ユニット７０は、第１持手７１と、第２持手７２と、ブレーキレバー７３とを有している。使用者は、第１持手７１または第２持手７２を把持した状態で、歩行支援ロボット１１を用いることができる。

第１持手７１は、シャフト５５の後端部に固定されている。第１持手７１は、前後方向に沿って設けられた棒状の外形形状を有しており、シャフト５５の後端部から後方に向かって突き出すように設けられている。

第２持手７２は、第１持手７１の前端部に固定されている。第２持手７２は、上下方向に沿って設けられた棒状の外形形状を有しており、第１持手７１の前端部から上方に向かって突き出すように設けられている。

ブレーキレバー７３は、第１持手７１の前端部に固定されている。ブレーキレバー７３は、第１持手７１に沿って設けられている。ブレーキレバー７３は、ブレーキワイヤ７４によって、後輪４２を制動する図示しない摩擦ブレーキに接続されている。

走行用モータ８０は、左フレーム３２の後端部と右フレーム３３の後端部とに１つずつ設けられている。走行用モータ８０は、動作モードとして、駆動輪である後輪４２を駆動する力行モードと、後輪４２を制動する回生モードとを有している。本実施形態では、左側の走行用モータ８０は、力行モードで左側の後輪４２を駆動し、回生モードで左側の後輪４２を制動する。右側の走行用モータ８０は力行モードで右側の後輪４２を駆動し、回生モードで右側の後輪４２を制動する。なお、走行用モータ８０が２つ設けられずに、１つの走行用モータ８０によって左右の後輪４２が駆動および制動されてもよい。

本実施形態では、走行用モータ８０は、ＡＣサーボモータである。走行用モータ８０には、走行用モータ８０の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出器が内蔵されている。回転角度検出器は、例えば、ロータリエンコーダやホールセンサによって構成されている。走行用モータ８０に回転角度検出器が内蔵されずに、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。

バッテリ８２は、収納部３５に収納されている。バッテリ８２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８２は、インバータなどの電源回路を介して左右の走行用モータ８０に電気的に接続されている。本実施形態では、バッテリ８２から出力された直流電力は、パルス幅変調によって交流電力に変換された後、力行モードで動作している左右の走行用モータ８０に供給される。

回生電力消費部８３は、収納部３５に収納されている。回生電力消費部８３は、左右の走行用モータ８０に電気的に接続されており、回生モードで動作している左右の走行用モータ８０によって発電された回生電力を消費する。回生電力消費部８３として、例えば、セメント抵抗を用いることができる。なお、バッテリ８２が満充電でない場合には、左右の走行用モータ８０によって発電された回生電力は、回生電力消費部８３によって消費されずにバッテリ８２に充電されてもよい。

ロック部８５は、車輪４０の回転をロックする。本実施形態では、ロック部８５は、走行用モータ８０である。走行用モータ８０は、走行用モータ８０の出力軸の回転角度の変化を抑制するサーボロック機能を有しており、サーボロック機能によって車輪４０のうちの後輪４２をロックする。また、ロック部８５は、車輪４０の回転が完全にロックされた状態と車輪４０の回転のロックが解除された状態とを切り替えるだけではなく、車輪４０の回転を規制することによって制動力を発生させてもよい。この場合、ロック部８５による制動力の大きさは、制御部９０の制御下で調整されてもよい。なお、ロック部８５は、走行用モータ８０ではなく、例えば、電動ブレーキによって構成されてもよい。ロック部８５は、後輪４２をロックせずに前輪４１をロックするように構成されてもよいし、前輪４１と後輪４２との両方をロックするように構成されてもよい。

制御部９０は、収納部３５内に収納されている。制御部９０は、１つまたは複数のプロセッサと、主記憶装置を含んだ記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インタフェースとを備えるコンピュータによって構成されている。本実施形態では、制御部９０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が実行することによって、左右の走行用モータ８０、左右のロック部８５、および、左右の持手位置変更部６０を制御する。なお、制御部９０は、コンピュータではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

図３は、図２におけるIII－III線断面図である。図３には、ケース５１内の構成が模式的に表されている。ケース５１内には、上述したシャフト５５と、シャフト支持部５７と、持手位置変更部６０と、操作検出部６５とが設けられている。図３には、本体部２０に対して前後方向に移動することができるシャフト５５および持手ユニット７０が最も前方に移動した状態が表されている。以下の説明では、最も前方に移動した際のシャフト５５および持手ユニット７０の位置を基準位置と呼ぶ。

ケース５１は、前壁５２と、後壁５３と、隔壁５４とを有している。前壁５２は、ケース５１の前端部に設けられており、後壁５３は、ケース５１の後端部に設けられている。隔壁５４は、前壁５２と後壁５３との間に設けられており、ケース５１内の空間を前後に区画している。後壁５３および隔壁５４には、シャフト５５が貫通する貫通孔が設けられている。

シャフト５５の前端部には、シャフト５５の外周に向かって突き出したフランジ部５６が設けられている。フランジ部５６は、ケース５１の前壁５２と隔壁５４との間に配置されている。フランジ部５６の大きさは、隔壁５４の貫通孔の大きさよりも大きい。フランジ部５６が設けられることよって、ケース５１からのシャフト５５の脱落が抑制されている。シャフト５５の下面には、前後方向に沿ってラックギア６３が設けられている。

シャフト支持部５７は、隔壁５４と後壁５３との間に配置されており、ケース５１に接続されている。シャフト支持部５７は、前後方向に沿ってシャフト５５が移動することができるように、シャフト５５を支持している。本実施形態では、シャフト支持部５７は、３つのローラーによって構成されている。各ローラーは、シャフト５５の前端部と後端部との間の部分を支持している。３つのローラーのうちの１つは、シャフト５５の下側の面に接触しており、３つのローラーのうちの２つは、シャフト５５の上側の面に接触している。

持手位置変更部６０は、シャフト５５を移動させる駆動力を発生させる持手駆動モータ６１と、持手駆動モータ６１からの駆動力をシャフト５５に伝えるピニオンギア６２とを有している。

本実施形態では、持手駆動モータ６１は、ＡＣサーボモータである。持手駆動モータ６１には、持手駆動モータ６１の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出器が内蔵されている。回転角度検出器は、例えば、ロータリエンコーダやホールセンサによって構成されている。持手駆動モータ６１に回転角度検出器が内蔵されずに、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。持手駆動モータ６１は、インバータなどの電源回路を介してバッテリ８２に電気的に接続されている。本実施形態では、バッテリ８２から出力された直流電力は、パルス幅変調によって交流電力に変換された後、持手駆動モータ６１に供給される。

ピニオンギア６２は、隔壁５４と後壁５３との間に配置されている。ピニオンギア６２は、持手駆動モータ６１の出力軸の先端部に固定されており、持手駆動モータ６１の出力軸とともに回転する。ピニオンギア６２は、シャフト５５に設けられたラックギア６３に噛み合わされている。ピニオンギア６２が回転することによって、シャフト５５は前後方向に移動する。

操作検出部６５は、持手ユニット７０に加えられる操作を検出する。本実施形態では、操作検出部６５は、持手ユニット７０に加えられる前後方向の力を検出することによって、持手ユニット７０を前方に向かって押す操作と、持手ユニット７０を後方に向かって引く操作とを検出する。

本実施形態では、操作検出部６５は、持手駆動モータ６１によって構成されている。持手駆動モータ６１は、持手駆動モータ６１の出力軸の回転速度の変化を抑制するゼロ速度制御機能、および、持手駆動モータ６１の出力軸の回転角度の変化を抑制するサーボロック機能を有している。持手駆動モータ６１のゼロ速度制御またはサーボロック機能がオンにされた状態でシャフト５５および持手ユニット７０が移動すると、バッテリ８２から持手駆動モータ６１に供給される電流値が変化する。操作検出部６５は、持手駆動モータ６１に供給される電流値の変化によって、持手ユニット７０に加えられた前後方向の力を検出することができる。操作検出部６５は、持手駆動モータ６１に内蔵された回転角度検出器によって、本体部２０に対する持手ユニット７０の位置、および、本体部２０に対する持手ユニット７０の移動速度を検出することもできる。操作検出部６５によって検出された操作に関する情報は制御部９０に送信される。なお、操作検出部６５は、持手駆動モータ６１ではなく、例えば、持手ユニット７０に加えられる前後方向の力を検出する力覚センサによって構成されてもよい。

図４は、持手ユニット７０が後方に向かって移動する様子を示す説明図である。シャフト５５および持手ユニット７０は、持手駆動モータ６１の回転によって基準位置よりも後方に移動する。シャフト５５および持手ユニット７０は、使用者に引っ張られて基準位置よりも後方に移動することもできる。前後方向における持手ユニット７０およびシャフト５５の移動可能距離は、前後方向における第１持手７１の長さよりも長い。持手ユニット７０およびシャフト５５の移動可能距離は、２００ミリメートル以上であることが好ましく、３００ミリメートル以上であることがより好ましく、４００ミリメートル以上であることがさらに好ましい。

図５は、アシストモードの様子を示す説明図である。図６は、負荷トレーニングモードの様子を示す説明図である。図７は、腕振り歩行トレーニングモードの様子を示す説明図である。本実施形態では、歩行支援ロボット１１は、動作モードとして、アシストモード、負荷トレーニングモード、腕振り歩行トレーニングモード、および、後述する平行棒トレーニングモードを有している。

図５に示すように、アシストモードでは、本体部２０に対する持手ユニット７０の位置が基準位置に固定されており、走行用モータ８０は力行モードで運転される。本実施形態では、本体部２０に対する持手ユニット７０の位置は、持手駆動モータ６１のサーボロック機能によって基準位置に固定される。アシストモードでは、歩行支援ロボット１１は、第１持手７１または第２持手７２を把持している使用者Ｐに押されて、走行抵抗Ｆｒを受けながら走行する。この際、歩行支援ロボット１１は、走行用モータ８０によって所定の推進力Ｆｐを発生させることで、歩行支援ロボット１１を押す使用者Ｐの負担を軽減する。推進力Ｆｐの大きさは、制御部９０によって調整される。制御部９０は、例えば、第１持手７１または第２持手７２を介して使用者Ｐから加えられる前向きの力Ｆｆや本体部２０の走行速度に応じて推進力Ｆｐの大きさを調整する。使用者Ｐは、アシストモードの歩行支援ロボット１１によって体を支えながら歩行することができる。

図６に示すように、負荷トレーニングモードでは、本体部２０に対する持手ユニット７０の位置が基準位置に固定されており、走行用モータ８０は回生モードで運転される。本実施形態では、本体部２０に対する持手ユニット７０の位置は、持手駆動モータ６１のサーボロック機能によって基準位置に固定される。負荷トレーニングモードでは、歩行支援ロボット１１は、第１持手７１または第２持手７２を把持している使用者Ｐに押されて、走行抵抗Ｆｒを受けながら走行する。この際、歩行支援ロボット１１は、走行用モータ８０によって所定の制動力Ｆｂを発生させることで、歩行支援ロボット１１を押す使用者Ｐに負荷を与える。制動力Ｆｂの大きさは、制御部９０によって調整される。制御部９０は、例えば、第１持手７１または第２持手７２を介して使用者Ｐから加えられる前向きの力Ｆｆや本体部２０の走行速度に応じて制動力Ｆｂの大きさを調整する。使用者Ｐは、負荷トレーニングモードの歩行支援ロボット１１を押しながら歩行することによって、足腰を鍛えることができる。

図７に示すように、腕振り歩行トレーニングモードでは、本体部２０に対する持手ユニット７０の位置の固定が解除されており、走行用モータ８０は力行モードで運転される。腕振り歩行トレーニングモードでは、歩行支援ロボット１１は、第２持手７２を把持している使用者Ｐの歩行速度と同じ走行速度で走行する。制御部９０は、持手ユニット７０のストローク量や本体部２０に対する持手ユニット７０の移動速度に応じて走行速度を調整する。持手ユニット７０のストローク量とは、基準位置からの持手ユニット７０の移動量のことを意味する。使用者Ｐは、腕振り歩行トレーニングモードの歩行支援ロボット１１を用いることによって、自然な歩行動作を訓練することができる。ここでいう自然な歩行動作とは、左右のうちの一方の腕を前方に振り、他方の腕を後方に振るという腕振り動作を左右交互に繰り返しながら歩く動作のことを意味する。

本実施形態では、歩行支援ロボット１１は、動作モードとして、アシストモード、負荷トレーニングモード、および、腕振り歩行トレーニングモードの他に、平行棒トレーニングモードを有している。

図８は、本実施形態における平行棒トレーニング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、歩行支援ロボット１１に設けられた平行棒トレーニングモード開始ボタンが押された場合に、制御部９０によって実行される。

まず、ステップＳ１１０にて、制御部９０は、左右のロック部８５によって左右の後輪４２をロックする。上述したとおり、本実施形態では、左右のロック部８５は、サーボロック機能を有する走行用モータ８０である。制御部９０は、左右の走行用モータ８０のサーボロックをオンにすることによって、左右の後輪４２をロックする。

次に、ステップＳ１２０にて、制御部９０は、予め定められた前進操作を持手ユニット７０に加えられたか否かを判定する。前進操作とは、歩行支援ロボット１１を前進させるための操作である。本実施形態では、前進操作は、左右の持手ユニット７０のうちの一方が基準位置に配置された状態で上記一方の持手ユニット７０を前方に向かって押し続ける操作である。上記一方の持手ユニット７０が基準位置に配置された状態で、上記一方の持手ユニット７０に加えられる操作を検出するための操作検出部６５によって前方に向かう所定値以上の力が検出された場合に、制御部９０は、持手ユニット７０に前進操作を加えられたと判断する。

ステップＳ１２０にて持手ユニット７０に前進操作を加えられたと判断された場合、ステップＳ１２２にて、制御部９０は、左右の後輪４２のロックを解除する。本実施形態では、制御部９０は、左右の走行用モータ８０のサーボロックをオフにすることによって、左右の後輪４２のロックを解除する。

左右の後輪４２のロックが解除された後、ステップＳ１２５にて、制御部９０は、左右の走行用モータ８０を制御することによって本体部２０を前進させる。制御部９０は、上記一方の持手ユニット７０に前進操作を加えられ続けている期間、本体部２０を前進させ続ける。この際、制御部９０は、左右の持手ユニット７０のうち、上記一方とは反対側の他方の持手ユニット７０の路面ＲＳに対する相対位置が変化しないように他方の持手ユニット７０の位置を変更する持手駆動モータ６１を制御することによって、他方の持手ユニット７０を本体部２０に対して後方に移動させる。

本実施形態では、ステップＳ１２５にて、制御部９０は、本体部２０の前進距離が第１上限距離を超えないように左右の走行用モータ８０を制御する。第１上限距離は、持手ユニット７０が基準位置から後方に移動可能な最大距離である。第１上限距離は、制御部９０の記憶装置に予め記憶されている。制御部９０は、走行用モータ８０に内蔵された回転角度検出器によって計測される後輪４２の回転角度と、記憶装置に予め記憶された後輪４２の直径とを用いて、本体部２０の前進距離を算出する。上記一方の持手ユニット７０に前進操作を加えられ続けていたとしても、本体部２０の前進距離が第１上限距離に達した場合には、制御部９０は、本体部２０の前進を停止させる。

さらに、本実施形態では、第１上限距離よりも短い第２上限距離を設けることができる。第２上限距離が設けられている場合には、制御部９０は、本体部２０の前進距離が第２上限距離を超えないように左右の走行用モータ８０を制御する。第２上限距離は、制御部９０の記憶装置に予め記憶させることができる。本実施形態では、第２上限距離として、使用者Ｐの歩幅に相当する距離が記憶されている。第２上限距離は、例えば、０．４メートルである。一般に、使用者Ｐの年齢が増加するほど、使用者Ｐの歩幅は狭くなるので、第２上限距離は、使用者Ｐの年齢等に応じて変更できるように制御部９０の記憶装置に記憶されている。

また、本実施形態では、左右の後輪４２のロックが解除されている期間に、予め定められた異常操作が持手ユニット７０に加えられたことを検出した場合には、制御部９０は、本体部２０の前進を停止させる。制御部９０の記憶装置には、使用者Ｐがバランスを崩して不安定な体勢になった際に持手ユニット７０に加えられる所定の操作が異常操作として予め記憶されている。本実施形態では、上記一方の持手ユニット７０が所定値以上の大きさの力で前方に向かって押される操作、上記一方の持手ユニット７０が所定値以上の大きさの加速度で前方に向かって押される操作、および、左右の持手ユニット７０の両方が後方に向かって引かれる操作が異常操作として記憶されている。

本体部２０の前進が停止された後、ステップＳ１２８にて、制御部９０は、左右のロック部８５によって左右の後輪４２を再びロックする。その後、制御部９０は、後述するステップＳ１４０に処理を進める。

ステップＳ１２０にて持手ユニット７０に前進操作を加えられたと判断されなかった場合、ステップＳ１３０にて、制御部９０は、予め定められた方向変換操作を持手ユニット７０に加えられたか否かを判定する。方向変換操作とは、歩行支援ロボット１１を方向変換させるための操作である。本実施形態では、方向変換操作は、左右の持手ユニット７０のうちの一方を所定時間内に前方に向かって３回押す操作である。前方に向かう所定値以上の力が操作検出部６５によって所定時間内に３回検出された場合に、制御部９０は、持手ユニット７０に方向変換操作を加えられたと判断する。

ステップＳ１３０にて持手ユニット７０に方向変換操作を加えられたと判断されなかった場合、制御部９０は、左右の後輪４２のロックを維持したまま、ステップＳ１４０に処理を進める。ステップＳ１３０にて持手ユニット７０に方向変換操作を加えられたと判断された場合、ステップＳ１３２にて、制御部９０は、左右の後輪４２のロックを解除する。

左右の後輪４２のロックが解除された後、ステップＳ１３５にて、制御部９０は、左右の走行用モータ８０を制御することによって歩行支援ロボット１１を方向変換させる。左側の持手ユニット７０を３回押す方向変換操作が加えられた場合には、制御部９０は、右側の後輪４２をロックした状態で左側の後輪４２を回転させることによって、上方から視て時計回りに、歩行支援ロボット１１を１８０度旋回させる。右側の持手ユニット７０を３回押す方向変換操作が加えられた場合には、制御部９０は、左側の後輪４２をロックした状態で右側の後輪４２を回転させることによって、上方から視て反時計回りに、歩行支援ロボット１１を１８０度旋回させる。

歩行支援ロボット１１の方向変換が終了した後、ステップＳ１３８にて、制御部９０は、左右のロック部８５によって左右の後輪４２を再びロックする。その後、制御部９０は、ステップＳ１４０に処理を進める。

ステップＳ１４０にて、制御部９０は、平行棒トレーニング処理を終了するか否かを判定する。本実施形態では、歩行支援ロボット１１に設けられたモード切替ボタンが押された場合に、制御部９０は、平行棒トレーニング処理を終了すると判断する。ステップＳ１４０にて平行棒トレーニング処理を終了すると判断されなかった場合、制御部９０は、ステップＳ１２０に処理を戻して、ステップＳ１４０にて平行棒トレーニング処理を終了すると判断されるまでステップＳ１２０からステップＳ１４０までの処理を繰り返す。ステップＳ１４０にて平行棒トレーニング処理を終了すると判断された場合、制御部９０は、この処理を終了する。その後、制御部９０は、左右の後輪４２のロックを解除してもよいし、アシストモード等での動作が開始されるまでの間、左右の後輪４２のロックを維持してもよい。

図９は、図８に示した平行棒トレーニング処理に従って実行される平行棒トレーニングモードの様子を模式的に示すタイムチャートである。図１０は、平行棒トレーニングモードの様子を模式的に示す第１の説明図である。図１１は、平行棒トレーニングモードの様子を模式的に示す第２の説明図である。図９には、上から順に、本体部２０の走行速度と、左右の後輪４２のロックのオンオフ状態と、左右の持手ユニット７０のストローク量と、使用者Ｐの体勢とが表されている。本体部２０の走行速度、および、左右の持手ユニット７０のストローク量については、図９の上側を正の向きとして表されている。左右の持手ユニット７０のストローク量については、持手ユニット７０の基準位置をゼロとして、本体部２０に対して後方に移動した持手ユニット７０の移動量を正の値として表されている。図１０および図１１には、本体部２０が前進する際に、左右の持手ユニット７０が本体部２０に対して移動する様子が表されている。図１０および図１１では、左右の持手接続部５０を区別するために、左側の持手接続部５０の符号の末尾には「Ｌ」の文字が付され、右側の持手接続部５０の符号の末尾には「Ｒ」の文字が付されており、左右の持手ユニット７０を区別するために、左側の持手ユニット７０の符号の末尾には「Ｌ」の文字が付され、右側の持手ユニット７０の符号の末尾には「Ｒ」の文字が付されている。

図９に示すように、時刻ｔ１１よりも前の期間では、本体部２０の走行速度はゼロであり、左右の後輪４２は左右のロック部８５によってロックされており、左右の持手ユニット７０のストローク量はゼロであり、使用者Ｐの体勢は両足立ちである。

時刻ｔ１１にて、図１０の（Ａ）に示すように、使用者Ｐによって左側の持手ユニット７０が前方に押されると、左側の操作検出部６５によって前進操作が検出される。前進操作が検出されると、制御部９０は、左右の後輪４２のロックを解除して、本体部２０の前進を開始させる。制御部９０は、本体部２０の前進を開始させるのと同時に、右側の持手ユニット７０の路面ＲＳに対する相対位置が変化しないように右側の持手接続部５０の伸長を開始させる。なお、図９における三角形印は、前進操作が検出され始めたタイミングを表している。

時刻ｔ１１よりも後、かつ、時刻ｔ１２よりも前の期間では、図１０の（Ｂ）に示すように、使用者Ｐによって左側の持手ユニット７０が前方に押され続けているので、左側の操作検出部６５によって前進操作が検出され続ける。前進操作が検出され続ける期間、制御部９０は、本体部２０を前進させ続け、右側の持手ユニット７０の路面ＲＳに対する相対位置が変化しないように右側の持手接続部５０を伸長させ続ける。

時刻ｔ１２にて、図１０の（Ｃ）に示すように、使用者Ｐによる左側の持手ユニット７０の前方への押し込みが停止されて、左側の操作検出部６５によって前進操作が検出されなくなる。前進操作が検出されなくなると、制御部９０は、本体部２０の前進を停止させて、左右の後輪４２をロックする。本体部２０の前進を停止させるのと同時に、制御部９０は、右側の持手接続部５０の伸長を停止させる。

時刻ｔ１２よりも後、かつ、時刻ｔ１３よりも前の期間に、使用者Ｐは、片足を路面ＲＳから離して、一歩前進する。本実施形態では、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの期間、左右の後輪４２がロックされているので、使用者Ｐは、片足立ちの際、路面ＲＳに対して静止した左右の第１持手７１に体重をかけて体を支えることができる。時刻ｔ１３までに、使用者Ｐの体勢は、再び両足立ちになる。

時刻ｔ１３にて、図１１の（Ｄ）に示すように、右側の持手ユニット７０は、使用者Ｐによって前方に押され始める。なお、図１１の（Ｄ）に示す左右の持手接続部５０の前端部の位置は、図１０の（Ｃ）に示す左右の持手接続部５０の前端部の位置と同じである。図１１の（Ｄ）に示す左側の持手ユニット７０の後端部の位置は、図１０の（Ｃ）に示す左側の持手ユニット７０の後端部の位置と同じであり、図１１の（Ｄ）に示す右側の持手ユニット７０の後端部の位置は、図１０の（Ｃ）に示す右側の持手ユニット７０の後端部の位置よりも前方に移動している。

時刻ｔ１３よりも後、かつ、時刻ｔ１４よりも前の期間では、右側の持手ユニット７０は、使用者Ｐによって前方に押され続ける。制御部９０は、右側の持手接続部５０を縮小させる。左右の後輪４２がロックされているので、本体部２０は静止している。

時刻ｔ１４にて、図１１の（Ｅ）に示すように、右側の持手接続部５０のストローク量がゼロになる。右側の持手接続部５０のストローク量がゼロになってからも右側の持手ユニット７０が押されることによって、右側の操作検出部６５によって前進操作が検出される。前進操作が検出されると、制御部９０は、左右の後輪４２のロックを解除して、本体部２０の前進を開始させる。制御部９０は、本体部２０の前進を開始させるのと同時に、左側の持手ユニット７０の路面ＲＳに対する相対位置が変化しないように、左側の持手接続部５０の伸長を開始させる。

時刻ｔ１４よりも後、かつ、時刻ｔ１５よりも前の期間では、図１１の（Ｆ）に示すように、右側の持手ユニット７０が使用者Ｐによって押され続けているので、右側の操作検出部６５によって前進操作が検出され続ける。前進操作が検出され続ける期間、制御部９０は、本体部２０を前進させ続け、左側の持手接続部５０を伸長させ続ける。

時刻ｔ１５にて、使用者Ｐによる右側の持手ユニット７０の前方への押し込みが停止されて、右側の操作検出部６５によって前進操作が検出されなくなる。前進操作が検出されなくなると、制御部９０は、本体部２０の前進を停止させて、左右の後輪４２をロックする。本体部２０の前進を停止するのと同時に、制御部９０は、左側の持手接続部５０の伸長を停止させる。

時刻ｔ１５よりも後、かつ、時刻ｔ１６よりも前の期間に、使用者Ｐは、片足を路面ＲＳから離して、一歩前進する。本実施形態では、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６までの期間、左右の後輪４２がロックされているので、使用者Ｐは、片足立ちの際、静止した左右の第１持手７１によって体を支えることができる。その後、使用者Ｐの体勢は、再び両足立ちになる。

時刻ｔ１６にて、左側の持手ユニット７０は、使用者Ｐによって前方に押され始める。時刻ｔ１６よりも後の期間に、左側の持手ユニット７０が使用者Ｐによって前方に押され続けることによって、左側の持手接続部５０が縮小されて、左側の持手接続部５０のストローク量はゼロになる。その後、時刻ｔ１１からの動作が繰り返される。

以上で説明した本実施形態の歩行支援ロボット１１によれば、制御部９０は、左右のロック部８５によって左右の後輪４２がロックされているロック期間に前進操作が操作検出部６５によって検出された場合には、各ロック部８５による各後輪４２のロックを一時的に解除して本体部２０を前進させた後、各ロック部８５によって各後輪４２を再びロックし、ロック期間に前進操作が操作検出部６５によって検出されなかった場合には、各ロック部８５による各後輪４２のロックを維持する。そのため、使用者Ｐは、ロック期間に、静止した左右の第１持手７１に体重をかけて十分に体を支えながら片足を前に動かすことができ、第１持手７１に前進操作を加えることによって各後輪４２のロックを一時的に解除して本体部２０を前進させることができる。したがって、使用者Ｐは、静止した左右の第１持手７１で体を支えながらの歩行と、前進操作とを交互に繰り返すことによって、疑似的な平行棒訓練を実行することができる。特に、本実施形態では、制御部９０は、ロック期間に、左右一対の第１持手７１のうちの一方に前進操作を加えられたことが操作検出部６５によって検出された場合には、左右の走行用モータ８０によって本体部２０を前進させるとともに、路面ＲＳと他方の第１持手７１との相対位置が変化しないように持手駆動モータ６１を制御して他方の第１持手７１を後方に移動させる。そのため、使用者Ｐは、一方の手を前方に移動させている間、第１持手７１を把持した他方の手を静止させておくことができるので、平行棒訓練の動作と同じ動作で疑似的な平行棒訓練を実行することができる。したがって、使用者Ｐは、一方の手を前方に移動させる際に体が前方に傾くことを抑制しつつ安定した体勢で疑似的な平行棒訓練を実行することができる。

また、本実施形態では、走行用モータ８０の駆動トルクによって後輪４２を回転させて本体部２０を移動させることができるので、本体部２０を移動させるための使用者Ｐの負担を軽減できる。

また、本実施形態では、ロック部８５は、走行用モータ８０によって構成されており、走行用モータ８０は、のサーボロック機能によって後輪４２をロックする。そのため、少ない部品点数で後輪４２をロックすることができる。

また、本実施形態では、使用者Ｐがブレーキレバー７３を操作しなくても、制御部９０は、各ロック部８５を制御して自動で各後輪４２をロックする。そのため、使用者Ｐは、第１持手７１をしっかりと把持して体を支えることができる。

また、本実施形態では、制御部９０は、各ロック部８５による各後輪４２のロックが解除されているロック解除期間における本体部２０の前進距離が第１上限距離および第２上限距離を超えないように走行用モータ８０を制御する。そのため、使用者Ｐと本体部２０との間隔が遠くなり過ぎることに起因して使用者Ｐの体勢が不安定になることを抑制できる。

また、本実施形態では、一方の第１持手７１が所定値以上の大きさの力で前方に向かって押される操作、一方の第１持手７１が所定値以上の大きさの加速度で前方に向かって押される操作、および、左右の第１持手７１の両方が後方に向かって引かれる操作が異常操作として制御部９０に記憶されており、ロック解除期間に上述した異常操作のうちの少なくともいずれか１つが操作検出部６５によって検出された場合には、制御部９０は、各ロック部８５によって各後輪４２をロックする。そのため、ロック解除期間に使用者Ｐがバランスを崩したとしても、使用者Ｐがバランスを崩した際に第１持手７１に加えられる操作によって各後輪４２をロックすることができるので、使用者Ｐが転倒することを抑制できる。

また、本実施形態では、左側の第１持手７１を３回連続で押す操作、または、右側の第１持手７１を３回連続で押す操作が操作検出部６５によって検出された場合には、制御部９０は、左右の走行用モータ８０を制御することによって歩行支援ロボット１１を方向変換させる。そのため、使用者Ｐは、左右の第１持手７１から手を離さずに歩行支援ロボット１１とともに方向変換することができる。特に、本実施形態では、左側の第１持手７１または右側の第１持手７１を３回連続で押す操作が検出された場合に、制御部９０は、歩行支援ロボット１１を方向変換させるので、左側の第１持手７１または右側の第１持手７１を１回あるいは２回押す操作が検出された場合に歩行支援ロボット１１を方向変換させる形態に比べて、誤操作により意図せず方向変換が開始されることを抑制でき、左側の第１持手７１または右側の第１持手７１を４回以上押す操作が検出された場合に歩行支援ロボット１１を方向変換させる形態に比べて、操作が煩雑になることを抑制できる。

Ｂ．第２実施形態：
図１２は、第２実施形態における歩行支援ロボット１２の概略構成を示す側面図である。第２実施形態の歩行支援ロボット１２では、左右の持手ユニット７０が、前後方向に伸縮しない持手接続部１５０によって本体部２０に接続されていることが第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ロボット１１と同じである。

左右の持手接続部１５０は、左右対称に構成されている。各持手接続部１５０は、ケース１５１と、ケース１５１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固定部１５８と、ケース１５１の後端部から後方に向かって突き出したシャフト１５５とによって構成されている。各持手接続部１５０は、上述したとおり、前後方向に伸縮しない。そのため、本実施形態では、各持手ユニット７０は、本体部２０に対して相対移動しない。各持手接続部１５０には、図１に示した持手位置変更部６０が設けられていない。左側の持手接続部１５０に設けられた固定部１５８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、右側の持手接続部１５０に設けられた固定部１５８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。

各持手接続部１５０には、持手ユニット７０を前後方向に押す操作を検出する操作検出部１６５が設けられている。本実施形態では、各操作検出部１６５は、持手ユニット７０に加えられる前後方向の力を検出する力覚センサによって構成されている。

制御部９０の記憶装置には、後述する待機時間と使用者の歩幅とが記憶されている。待機時間は、制御部９０に予め記憶されている。本実施形態では、制御部９０は、使用者の歩幅を取得する歩幅取得部９５を有している。歩幅取得部９５は、走行用モータ８０に内蔵された回転角度検出器によって後輪４２の回転速度を取得し、後輪４２の回転速度と後輪４２の直径とを用いて、本体部２０の移動速度を取得する。使用者が歩行支援ロボット１２を押しながら一歩前進した場合、本体部２０の移動速度は、ゼロから増加した後、減少して再びゼロになる。歩幅取得部９５は、本体部２０の移動速度がゼロから増加に転じてから再びゼロになるまでの期間に本体部２０が移動した距離を使用者の歩幅として取得する。歩幅取得部９５は、取得した歩幅を制御部９０の記憶装置に記憶させる。使用者は、歩行支援ロボット１２を用いて所定距離歩行することによって、制御部９０に歩幅を記憶させることができる。なお、制御部９０の記憶装置のことを記憶部と呼ぶことがある。

本実施形態では、歩行支援ロボット１２は、動作モードとして、アシストモードと、負荷トレーニングモードと、平行棒トレーニングモードとを有している。なお、本実施形態では、歩行支援ロボット１２は、腕振り歩行トレーニングモードを有していない。

図１３は、第２実施形態における平行棒トレーニング処理の内容を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１０にて、制御部９０は、左右のロック部８５によって左右の後輪４２をロックする。

次に、ステップＳ２１５にて、制御部９０は、待機時間が経過するまで処理を待機する。つまり、本実施形態では、制御部９０は、各ロック部８５によって各後輪４２をロックしてから待機時間が経過するまでの期間、各後輪４２のロックを維持する。待機時間は、例えば、０．５秒である。なお、待機時間を変更するための操作ボタンが歩行支援ロボット１２に設けられて、使用者等によって待機時間が変更されてもよい。

待機時間が経過した後、ステップＳ２２０にて、制御部９０は、前進操作を持手ユニット７０に加えられたか否かを判定する。本実施形態では、前方に向かう所定値以上の力が操作検出部１６５によって検出された場合に、制御部９０は、持手ユニット７０に前進操作を加えられたと判断する。

ステップＳ２２０にて持手ユニット７０に前進操作を加えられたと判断された場合、制御部９０は、ステップＳ２２２にて、各後輪４２のロックを解除した後、ステップＳ２２５にて、各走行用モータ８０を力行モードで運転することによって後輪４２に駆動トルクを加えて、本体部２０を前進させる。本実施形態では、制御部９０は、所定速度で、使用者の歩幅に応じた距離、本体部２０を前進させる。持手ユニット７０に前進操作が加え続けられなくても、制御部９０は、予め記憶された使用者の歩幅と同じ距離、本体部２０を前進させる。使用者の歩幅は、例えば、０．４メートルである。なお、持手ユニット７０に前進操作を加えられ続けた場合には、制御部９０は、走行用モータ８０を回生モードで運転することによって、本体部２０の移動速度が所定速度を超えないように後輪４２に制動トルクを加えながら、使用者の歩幅に応じた距離、本体部２０を前進させてもよい。

本実施形態では、各後輪４２のロックが解除されている期間に、予め定められた異常操作が持手ユニット７０に加えられたことを検出した場合には、制御部９０は、本体部２０の前進を停止させる。本実施形態では、左右の持手ユニット７０の両方が後方に向かって引かれる操作が異常操作として制御部９０に記憶されている。

本体部２０の前進が停止された後、ステップＳ２２８にて、制御部９０は、各ロック部８５によって各後輪４２を再びロックする。その後、制御部９０は、後述するステップＳ２４０に処理を進める。

ステップＳ２２０にて持手ユニット７０に前進操作を加えられたと判断されなかった場合、ステップＳ２３０にて、制御部９０は、予め定められた方向変換操作を持手ユニット７０に加えられたか否かを判定する。本実施形態では、方向変換操作は、左右の持手ユニット７０の一方が前方に押されるとともに他方が後方に引かれる操作である。

ステップＳ２３０にて持手ユニット７０に方向変換操作を加えられたと判断されなかった場合、制御部９０は、各後輪４２のロックを維持したまま、ステップＳ２４０に処理を進める。ステップＳ２３０にて持手ユニット７０に方向変換操作を加えられたと判断された場合、ステップＳ２３２にて、制御部９０は、各後輪４２のロックを解除する。

各後輪４２のロックが解除された後、ステップＳ２３５にて、制御部９０は、各走行用モータ８０を制御することによって歩行支援ロボット１２を方向変換させる。左側の持手ユニット７０が押されて、右側の持手ユニット７０が引かれた場合、制御部９０は、上側から視て、時計回りに１８０度旋回させる。一方、右側の持手ユニット７０が押されて、左側の持手ユニット７０が引かれた場合、制御部９０は、上側から視て、反時計回りに１８０度旋回させる。

歩行支援ロボット１２の方向変換が終了した後、ステップＳ２３８にて、制御部９０は、各ロック部８５によって各後輪４２を再びロックする。その後、制御部９０は、ステップＳ２４０に処理を進める。

ステップＳ２４０にて、制御部９０は、平行棒トレーニング処理を終了するか否かを判定する。ステップＳ２４０にて平行棒トレーニング処理を終了すると判断されなかった場合、制御部９０は、ステップＳ２１５に処理を戻して、ステップＳ２４０にて平行棒トレーニング処理を終了すると判断されるまでステップＳ２１５からステップＳ２４０までの処理を繰り返す。ステップＳ２４０にて平行棒トレーニング処理を終了すると判断された場合、制御部９０は、この処理を終了する。

図１４は、第２実施形態における平行棒トレーニングモードの様子を模式的に示すタイムチャートである。図１５は、第２実施形態における平行棒トレーニングモードの様子を模式的に示す説明図である。図１４には、上から順に、本体部２０の走行速度と、左右の後輪４２のロックのオンオフ状態と、使用者Ｐの体勢とが表されている。

図１４に示すように、時刻ｔ２１よりも前の期間では、本体部２０の走行速度はゼロであり、左右の後輪４２は左右のロック部８５によってロックされており、使用者の体勢は両足立ちである。この際、図１５の上段に示すように、使用者Ｐは、左右の肘を曲げて左右の第１持手７１を把持した状態である。

時刻ｔ２１にて、使用者Ｐによって左右の持手ユニット７０が前方に押されると、操作検出部１６５によって前進操作が検出される。前進操作が検出されると、制御部９０は、各後輪４２のロックを解除して、本体部２０の前進を開始させる。時刻ｔ２１よりも後、かつ、時刻ｔ２２よりも前の期間では、本体部２０は前進し続ける。

時刻ｔ２２にて、制御部９０は、各ロック部８５によって各後輪４２をロックする。時刻ｔ２２では、図１５の中段に示すように、使用者Ｐは、左右の肘を伸ばして左右の第１持手７１を把持した状態になる。

時刻ｔ２２よりも後、かつ、時刻ｔ２３よりも前の期間に、図１５の下段に示すように、使用者Ｐは、片足を前に出して一歩前進する。この際、使用者Ｐは、左右の第１持手７１を把持して体を支えながら片足立ちの状態になる。時刻ｔ２３までに使用者Ｐは、両足立ちに戻る。時刻ｔ２３にて、使用者Ｐによって再び左右の持手ユニット７０が前方に押されると、操作検出部１６５によって前進操作が検出される。

以上で説明した本実施形態の歩行支援ロボット１２によれば、制御部９０は、ロック期間に前進操作が操作検出部１６５によって検出された場合には、各ロック部８５による各後輪４２のロックを一時的に解除して本体部２０を前進させた後、各ロック部８５によって各後輪４２を再びロックし、ロック期間に前進操作が操作検出部１６５によって検出されなかった場合には、各ロック部８５による各後輪４２のロックを維持する。そのため、使用者Ｐは、ロック期間に、静止した左右の第１持手７１に体重をかけて十分に体を支えながら片足を前に動かすことができ、第１持手７１に前進操作を加えることによって各後輪４２のロックを一時的に解除して本体部２０を前進させることができる。したがって、使用者Ｐは、静止した左右の第１持手７１で体を支えながらの歩行と、前進操作とを交互に繰り返すことによって、疑似的な平行棒訓練を実行することができる。

また、本実施形態では、制御部９０は、各ロック部８５によって各後輪４２をロックしてから待機時間が経過するまでの期間、各後輪４２のロックを維持する。そのため、短期間に本体部２０の移動が繰り返されることに起因して使用者Ｐの体勢が不安定になることを抑制できる。

また、本実施形態では、制御部９０には使用者Ｐの歩幅が記憶されており、制御部９０は、ロック解除期間に、使用者Ｐの歩幅に応じた距離、走行用モータ８０によって本体部２０を前進させる。そのため、使用者Ｐと本体部２０との間隔が近くなり過ぎることや遠くなり過ぎたりすることに起因して使用者Ｐの体勢が不安定になることを抑制できる。特に、本実施形態では、制御部９０は、歩幅取得部９５によって取得した使用者Ｐの歩幅に応じた距離、本体部２０を前進させることができるので、使用者Ｐと本体部２０との間隔が近くなり過ぎることや遠くなり過ぎたりすることを効果的に抑制できる。

Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ１）上述した第１実施形態の歩行支援ロボット１１は、動作モードとして、アシストモード、腕振り歩行トレーニングモード、負荷トレーニングモード、および、平行棒トレーニングモードを有している。これに対して、歩行支援ロボット１１は、アシストモードと腕振り歩行トレーニングモードと負荷トレーニングモードとのうちの少なくともいずれか１つを有しなくてもよい。負荷トレーニングモードを有しない場合には、走行用モータ８０は、回生モードを有しなくてもよいし、歩行支援ロボット１１は、回生電力消費部８３を備えていなくてもよい。腕振り歩行トレーニングモードを有しない場合には、持手ユニット７０が本体部２０に対して相対移動しなくてもよいし、持手ユニット７０に第２持手７２が設けられていなくてもよい。

（Ｃ２）上述した第２実施形態の歩行支援ロボット１２は、動作モードとして、アシストモード、負荷トレーニングモード、および、平行棒トレーニングモードを有している。これに対して、歩行支援ロボット１１は、アシストモードと負荷トレーニングモードとのうちの少なくともいずれか１つを有しなくてもよい。負荷トレーニングモードを有しない場合には、走行用モータ８０は、回生モードを有しなくてもよいし、歩行支援ロボット１２は、回生電力消費部８３を備えていなくてもよい。

（Ｃ３）上述した各実施形態の歩行支援ロボット１１，１２は、走行用モータ８０を備えていなくてもよい。この場合、ロック部８５は、例えば、制御部９０の制御下で駆動されるブレーキバイワイヤによって構成されてもよい。平行棒トレーニングモードにおいて、歩行支援ロボット１１，１２は、自走せずに、使用者に押されて前進してもよい。

（Ｃ４）上述した各実施形態の歩行支援ロボット１１，１２において、制御部９０は、平行棒トレーニングモードにおいて本体部２０を前進させる際、アシストモードのように、持手ユニット７０を押す使用者を補助する程度に走行用モータ８０によって後輪４２に駆動トルクを加えてもよい。

（Ｃ５）上述した各実施形態の歩行支援ロボット１１，１２において、制御部９０は、ロック部８５を制御することによって車輪４０が完全にロックされた状態と車輪４０のロックが解除された状態とを切り替えるだけではなく、歩行支援ロボット１１，１２が前進する際にロック部８５によって制動力を発生させてもよい。例えば、制御部９０は、ロック部８５による制動力の大きさを、車輪４０が完全にロックされる大きさから徐々に低下させて、車輪４０が回転可能な大きさであり、かつ、ゼロよりも大きな所定の大きさにしてもよい。この場合、平行棒訓練モードにおいて、歩行支援ロボット１１，１２は、ロック部８５によって制動力を発生させながら前進するので、使用者は、歩行支援ロボット１１，１２にもたれ掛かって体を支えながら歩行することができる。

（Ｃ６）上述した各実施形態の歩行支援ロボット１１，１２において、制御部９０は、平行棒トレーニングモードにおいて本体部２０を前進させる際、負荷トレーニングモードのように、回生モードの走行用モータ８０によって後輪４２に制動トルクを加えてもよい。つまり、平行棒トレーニングモードにおいて、本体部２０は、走行用モータ８０による回生制動力に逆らって持手ユニット７０を押す使用者からの力によって前進してもよい。この場合、使用者は、擬似的な平行棒訓練を実行しつつ、足腰を鍛えることができる。

（Ｃ７）上述した第２実施形態の歩行支援ロボット１２において、制御部９０は、ロック部８５によって各後輪４２をロックしてから待機時間が経過するまでの期間、各後輪４２のロックを維持しなくてもよい。つまり、制御部９０は、ロック部８５によって各後輪４２をロックした直後に、操作検出部６５によって前進操作を検出した場合に、各後輪４２のロックを解除してもよい。

（Ｃ８）上述した第２実施形態の歩行支援ロボット１２において、制御部９０は、歩幅取得部９５を有しなくてもよい。この場合、制御部９０の記憶装置には、使用者の歩幅が予め記憶されてもよい。

（Ｃ９）上述した第１実施形態の歩行支援ロボット１１において、制御部９０は、持手ユニット７０の移動距離を第１上限距離や第２上限距離で制限しなくてもよい。

（Ｃ１０）上述した各実施形態の歩行支援ロボット１１，１２において、制御部９０は、各後輪４２のロックが解除されている期間に異常操作が検出された場合に各後輪４２をロックする機能を有しなくてもよい。

（Ｃ１１）上述した各実施形態の歩行支援ロボット１１，１２において、制御部９０は、走行用モータ８０を制御して歩行支援ロボット１１，１２を方向変換させる機能を有しなくてもよい。

（Ｃ１２）上述した第１実施形態の歩行支援ロボット１１において、制御部９０は、第２実施形態と同様に、ロック部８５によって車輪４０をロックしてから待機時間が経過するまでの期間、持手ユニット７０を押す操作を操作検出部６５によって検出した場合であってもロック部８５による後輪４２のロックを維持してもよい。

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。

１１，１２…歩行支援ロボット、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、３５…収納部、３９…ネジ、４０…車輪、４１…前輪、４２…後輪、５０，１５０…持手接続部、５１，１５１…ケース、５２…前壁、５３…後壁、５４…隔壁、５５，１５５…シャフト、５６…フランジ部、５７…シャフト支持部、５８，１５８…固定部、５９…連結部材、６０…持手位置変更部、６１…持手駆動モータ、６２…ピニオンギア、６３…ラックギア、６５，１６５…操作検出部、７０…持手ユニット、７１…第１持手、７２…第２持手、７３…ブレーキレバー、７４…ブレーキワイヤ、８０…走行用モータ、８２…バッテリ、８３…回生電力消費部、８５…ロック部、９０…制御部、９５…歩幅取得部

Claims (10)

1. 使用者の歩行を支援する歩行支援ロボットであって、
   車輪を有する本体部と、
   前記使用者に把持される持手と、
   前記持手を前記本体部に接続する持手接続部と、
   前記持手に加えられる操作を検出する操作検出部と、
   前記車輪をロックするロック部と、
   前記ロック部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ロック部によって前記車輪がロックされている期間に、
   前記歩行支援ロボットの前後方向における前方に前記持手を押す操作を前記操作検出部によって検出した場合には、前記ロック部による前記車輪のロックを解除して、前記本体部が移動した後に前記ロック部によって前記車輪をロックし、
   前記前方に前記持手を押す操作を前記操作検出部によって検出しなかった場合には、前記ロック部による前記車輪のロックを維持する、
   歩行支援ロボット。
2. 請求項１に記載の歩行支援ロボットであって、
   前記制御部は、前記ロック部によって前記車輪をロックしてから予め定められた待機時間が経過するまでの期間、前記前方に前記持手を押す操作を前記操作検出部によって検出した場合であっても前記車輪のロックを解除しない、歩行支援ロボット。
3. 請求項１または請求項２に記載の歩行支援ロボットであって、
   前記制御部は、前記車輪のロックが解除されている期間に、予め定められた大きさ以上の力で前記前方に前記持手を押す操作と、予め定められた大きさ以上の加速度で前記前方に前記持手を押す操作と、前記前後方向における後方に前記持手を引く操作とのうちの少なくともいずれか一つを前記操作検出部によって検出した場合には、前記本体部の移動中であっても前記ロック部によって前記車輪をロックする、歩行支援ロボット。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の歩行支援ロボットであって、
   前記車輪に駆動トルクを加える走行用モータを備え、
   前記制御部は、前記車輪のロックが解除されている期間に、前記走行用モータによって前記車輪に駆動トルクを加える、歩行支援ロボット。
5. 請求項４に記載の歩行支援ロボットであって、
   前記制御部は、予め定められた操作を前記操作検出部によって検出した場合には、前記走行用モータを制御することによって前記歩行支援ロボットの向きを変更する、歩行支援ロボット。
6. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の歩行支援ロボットであって、
   前記車輪に制動トルクを加える回生モードを有する走行用モータを備え、
   前記制御部は、前記車輪のロックが解除されている期間に、前記走行用モータによって前記車輪に制動トルクを加える、歩行支援ロボット。
7. 請求項４または請求項５に記載の歩行支援ロボットであって、
   前記制御部は、
   前記使用者の歩幅を記憶する記憶部を有し、
   前記車輪のロックが解除されている期間に、前記走行用モータを制御することによって、前記記憶部に記憶された前記使用者の歩幅に応じた距離、前記本体部を移動させる、歩行支援ロボット。
8. 請求項７に記載の歩行支援ロボットであって、
   前記制御部は、前記使用者の歩幅を取得し、前記記憶部に記憶させる歩幅取得部を有する、歩行支援ロボット。
9. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の歩行支援ロボットであって、
   前記持手および前記持手接続部は、左右一対で設けられ、
   前記持手接続部は、前記持手を前記前後方向に移動可能に前記本体部に接続し、
   前記持手接続部には、前記持手を前記前後方向に移動させる持手位置変更部が設けられ、
   前記制御部は、前記ロック部によって前記車輪がロックされている期間に、左右一対の前記持手のうちの一方を前記前方に向かって押す操作を前記操作検出部によって検出した場合には、前記車輪が接触する路面と左右一対の前記持手のうちの他方との前記前後方向における相対位置が前記本体部の移動によって変化しないように前記持手位置変更部によって前記他方の前記持手の前記前後方向における位置を変更する、歩行支援ロボット。
10. 請求項９に記載の歩行支援ロボットであって、
    前記制御部は、前記車輪のロックが解除されている期間における前記本体部の移動距離が予め定められた距離に達した場合には、前記ロック部によって前記車輪をロックする、歩行支援ロボット。

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