JP5168158B2 - Walking training system - Google Patents

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Description

本発明は、ユーザの脚にトルクを与えて歩行動作を補助する歩行訓練システムに関する。特に、ユーザがバランスを崩したときに、すみやかにアクチュエータの制御を停止することのできる歩行訓練システムに関する。本明細書では、ユーザが自由に動かすことのできる脚を健常脚(sound leg)と称し、自由に動かすことできない脚を患脚(affected leg)と称する。   The present invention relates to a walking training system that assists walking motion by applying torque to a user's leg. In particular, the present invention relates to a walking training system that can quickly stop the control of an actuator when a user loses balance. In this specification, a leg that a user can freely move is referred to as a healthy leg, and a leg that cannot be freely moved is referred to as an affected leg.

患脚の関節にトルクを与えることによってユーザの歩行を補助する歩行補助装置が研究されている。例えば、特許文献1には、健常脚の動きと同じになるように患脚の関節にトルクを与える歩行補助装置が開示されている。ユーザの筋力を補助する装置であってユーザが装着する装置には特にフェイルセーフ機能が重要であり、例えば特許文献2に、使用者が転びそうになる等の危険な姿勢状態であると判断したときにはアクチュエータの制御を停止する技術が開示されている。   A walking assist device that assists the user's walking by applying torque to the joint of the affected leg has been studied. For example, Patent Document 1 discloses a walking assist device that applies torque to a joint of an affected leg so as to be the same as the movement of a healthy leg. The device that assists the user's muscular strength and that is worn by the user is particularly important for the fail-safe function. For example, in Patent Document 2, it is determined that the user is in a dangerous posture state that the user is likely to fall. A technique for sometimes stopping control of an actuator is disclosed.

特開2003−116893号公報JP 2003-116893 A 特開2001−276100号公報JP 2001-276100 A

特許文献2の技術は、ユーザの姿勢から、ユーザが転びそうか否かを判断するが、姿勢からは的確に判断することが難しい。また、ユーザの体に直接に力(トルク)を加える歩行補助装置は、ユーザが転びそうか否かではなく、ユーザが、予定された歩行動作の補助を受けるのに適した状態か否かで判断すべきである。「歩行補助を受けるのに適していないユーザの状態」は、典型的には、ユーザがバランスを崩した状態である。本願発明は、上記課題に鑑みて創作された。本発明の目的は、ユーザがバランスを崩した状態を的確に検知して歩行動作に応じた制御を迅速に停止する歩行訓練システムを提供することにある。   The technique of Patent Document 2 determines whether or not the user is likely to fall from the user's posture, but it is difficult to accurately determine from the posture. In addition, the walking assistance device that applies force (torque) directly to the user's body is not based on whether or not the user is likely to fall, but whether or not the user is in a state suitable for receiving assistance for the planned walking motion. Judgment should be made. The “state of the user not suitable for receiving walking assistance” is typically a state in which the user is out of balance. This invention was created in view of the said subject. An object of the present invention is to provide a walking training system that accurately detects a state in which a user has lost balance and quickly stops control according to walking motion.

ユーザは、バランスを崩した場合には何かに捕まろうとする。生活の場でなく、歩行訓練のための環境では、手摺などの補助具が配置される。ユーザは、バランスを崩したときには近傍に配置された補助具(例えば手摺)に自重を預けることが多い。別言すると、補助具に加わるユーザの荷重が大きい場合、ユーザはバランスを崩している可能性が高い。本発明は、上記の知見に基づいて創作された。本発明は、歩行訓練の場では、ユーザが装着する歩行補助装置のほかに補助具を備え得ることに着目する。ユーザが装着する歩行補助装置と協働する補助具を利用することによって、ユーザがバランスを崩したことを的確に検知する。   The user tries to catch something if he loses his balance. Auxiliary tools such as handrails are arranged in an environment for walking training instead of a place for living. When the user loses balance, the user often deposits his / her own weight on an auxiliary tool (for example, a handrail) disposed in the vicinity. In other words, when the user's load applied to the auxiliary tool is large, the user is likely to be out of balance. The present invention was created based on the above findings. The present invention focuses on the fact that an auxiliary tool can be provided in addition to the walking assistance device worn by the user in a walking training field. By using an auxiliary tool that cooperates with the walking assistance device worn by the user, it is accurately detected that the user has lost balance.

本発明は、脚装具と補助具を備える歩行訓練システムに具現化することができる。脚装具は、ユーザの脚の関節にトルクを加えるアクチュエータと、アクチュエータを制御するコントローラを有しており、ユーザの脚に装着される。コントローラは、ユーザの歩行動作に応じてアクチュエータを制御する。補助具は、ユーザの近傍に配置され、ユーザが体を預けて自重を支えることができる。補助具は、例えば、手摺、杖、上方から吊り下げられてユーザが掴むことのできる吊具、或いは、上方からユーザを吊り支える懸架具でよい。   The present invention can be embodied in a walking training system including a leg brace and an auxiliary tool. The leg brace has an actuator that applies torque to the joint of the user's leg and a controller that controls the actuator, and is attached to the user's leg. The controller controls the actuator according to the user's walking motion. An auxiliary tool is arrange | positioned in the vicinity of a user, and a user can deposit a body and can support own weight. The auxiliary tool may be, for example, a handrail, a cane, a hanging tool that is suspended from above and can be grasped by the user, or a suspension that supports the user from above.

補助具には、荷重センサが取り付けられている。荷重センサは、補助具がユーザから受ける荷重を検出する。この歩行訓練システムは、コントローラが、荷重センサが検出した荷重が閾値を超えた場合に、歩行動作に応じた制御を停止することを特徴とする。この歩行訓練システムは、ユーザが体を預けて自重を支えることができる補助具に荷重センサを備え、その荷重センサが検出した荷重が過度のときに歩行動作に応じたアクチュエータの制御を停止する。この歩行訓練システムは、ユーザがバランスを崩したことを補助具の力センサによって検知し、歩行動作に応じた制御を迅速に停止する。   A load sensor is attached to the auxiliary tool. A load sensor detects the load which an auxiliary tool receives from a user. This walking training system is characterized in that the controller stops the control according to the walking motion when the load detected by the load sensor exceeds a threshold value. In this walking training system, a load sensor is provided in an auxiliary tool that allows a user to hold his / her body and support his / her own weight, and when the load detected by the load sensor is excessive, control of the actuator corresponding to the walking motion is stopped. This walking training system detects that the user has lost the balance with the force sensor of the auxiliary tool, and quickly stops the control according to the walking motion.

例えば安心感を得るなど、ユーザはバランスを崩していなくとも手摺などに手を掛けることがある。従って、補助具に荷重が加わった場合には常にユーザがバランスを崩している可能性が高いというわけではない。補助具が杖の場合、歩行中にもユーザは杖を突くので杖は荷重を受ける。上記の歩行訓練システムのコントローラは、補助具に加わる荷重が閾値を超えた場合に、歩行動作に応じた制御を停止する。   For example, the user may put a hand on the handrail even if the user is not out of balance, for example, to obtain a sense of security. Therefore, when a load is applied to the auxiliary tool, it is not always likely that the user is out of balance. When the assisting tool is a wand, the user pokes the wand even during walking, so the wand receives a load. The controller of the walking training system stops the control corresponding to the walking motion when the load applied to the assisting device exceeds the threshold value.

別言すれば、上記の歩行訓練システムは、いわゆる緊急停止スイッチとして補助具を利用する。なお、補助具は、緊急停止スイッチであるとともに、歩行訓練システムをユーザが意図的に操作するためのヒューマン・マシン・インタフェイスを兼ねてもよい。具体的には、ユーザが補助具に軽く触れた場合、コントローラは、ユーザが直立姿勢で静止できるように歩行訓練システムを制御してもよい。   In other words, the walking training system uses an auxiliary tool as a so-called emergency stop switch. Note that the auxiliary tool is an emergency stop switch, and may also serve as a human-machine interface for the user to intentionally operate the walking training system. Specifically, when the user touches the auxiliary tool lightly, the controller may control the walking training system so that the user can stand still in an upright posture.

ユーザがバランスを崩した状態にも様々なレベルが考えられる。そこで歩行補助システムのコントローラは、歩行動作に応じた制御を停止するとともに、ユーザの姿勢から定まる特徴量に応じて異なる停止制御モードを実行することが好ましい。ユーザの姿勢から定まる特徴量には、例えば、鉛直方向に対するユーザの体幹の姿勢角、足の接地状態(接地しているか否かの相違)、或いは、両足間の距離などが挙げられる。   Various levels can be considered even when the user is out of balance. Therefore, it is preferable that the controller of the walking assist system stops the control according to the walking motion and executes different stop control modes according to the feature amount determined from the user's posture. The feature amount determined from the user's posture includes, for example, the posture angle of the user's trunk with respect to the vertical direction, the contact state of the foot (difference of whether or not the contact is made), or the distance between both feet.

脚装具は例えば、ユーザの上腿に装着される上部リンクと下腿に装着される下部リンクがジョイントによって揺動可能に連結されている多リンク構造を有している。ジョイントは、脚装具がユーザに装着されたときに膝と同軸に位置する。即ちそのような装具は、ユーザの膝に適切にトルクを加えることによって歩行を補助する。脚装具は、ジョイントの回転を禁止する禁止手段を備えている。禁止手段は、典型的にはブレーキでよい。   The leg brace has, for example, a multi-link structure in which an upper link attached to a user's upper leg and a lower link attached to the lower leg are connected to be swingable by a joint. The joint is positioned coaxially with the knee when the leg brace is worn by the user. That is, such a brace assists walking by appropriately applying torque to the user's knee. The leg brace includes a prohibiting unit that prohibits rotation of the joint. The prohibition means may typically be a brake.

脚装具が上記構成を備えている場合の停止制御モードは、例えば次の通りである。脚装具は、ユーザの姿勢を検出するセンサを備えている。「ユーザの姿勢」とは、鉛直方向に対するユーザの体幹の傾斜角や、脚の曲がり具合、足の位置などである。本明細書では、鉛直方向に対する傾斜角を絶対傾斜角と称する場合がある。歩行訓練システムのコントローラは、歩行動作に応じた制御を停止するとともに、ユーザの姿勢から定まる第1特徴量が予め定められた第1範囲内である場合に禁止手段を作動させる第1停止制御モードを実行し、第1特徴量が第1範囲外の場合には禁止手段を解放して下部リンクを揺動自在とする第2停止制御モードを実行する。第1特徴量は、例えばユーザの体幹の傾斜角でよい。ユーザの傾斜角が第1範囲内の場合は、バランスを少し崩した場合に相当する。そのような場合には、禁止手段を作動させてジョイントをロックし、脚によるバランスの立て直しを図り易くする。他方、ユーザの傾斜角が第1範囲外の場合は、バランスを大きく崩している場合に相当する。そのような場合には、禁止手段を解放してジョイント揺動自在とし、ユーザの下肢の自由な揺動を妨げないようにする。一例を示すと、コントローラは、ユーザの体幹の姿勢角が鉛直方向に対して閾値角度以内(第1範囲内)の場合にブレーキを作動させる第1停止制御モードを実行し、体幹の姿勢角が閾値角度を超える場合(第1範囲外)の場合にブレーキを解放する第2停止制御モードを実行する。閾値角度は例えば30度に規定される。   The stop control mode when the leg brace has the above-described configuration is, for example, as follows. The leg brace includes a sensor that detects the posture of the user. The “user posture” is the inclination angle of the user's trunk with respect to the vertical direction, the degree of bending of the legs, the position of the foot, and the like. In this specification, the inclination angle with respect to the vertical direction may be referred to as an absolute inclination angle. The controller of the walking training system stops the control according to the walking motion, and the first stop control mode that activates the prohibiting means when the first feature amount determined from the user's posture is within a predetermined first range. When the first feature amount is outside the first range, the second stop control mode is executed in which the prohibiting means is released to allow the lower link to swing. The first feature amount may be, for example, the inclination angle of the user's trunk. A case where the user's inclination angle is within the first range corresponds to a case where the balance is slightly lost. In such a case, the prohibiting means is actuated to lock the joint so that the balance can be easily restored by the legs. On the other hand, a case where the user's inclination angle is outside the first range corresponds to a case where the balance is largely lost. In such a case, the prohibiting means is released to allow the joint to swing freely so as not to prevent free swinging of the user's lower limbs. As an example, the controller executes the first stop control mode in which the brake is activated when the posture angle of the user's trunk is within a threshold angle (within the first range) with respect to the vertical direction, and the posture of the trunk When the angle exceeds the threshold angle (outside the first range), the second stop control mode for releasing the brake is executed. The threshold angle is defined as 30 degrees, for example.

脚装具はさらに、下部リンクの回転に減衰を付与するダンパを備えていることが好ましい。このとき、上記した第2停止制御モードはさらに2つのサブモード(第3停止制御モードと第4停止制御モード)に分けられる。即ちコントローラは、第1特徴量が第1範囲外の場合、ユーザの姿勢から定まる第2特徴量が第2範囲内の場合には禁止手段を解放するとともにダンパを作動させる第3停止制御モードを実行し、第2特徴量が第2範囲外の場合には禁止手段を解放するとともにダンパを解放する第4停止制御モードを実行することが好ましい。第2特徴量とは、例えばユーザの両足間の距離でよい。前述したように、脚の姿勢(即ち、脚の各関節の角度)からそれぞれの足の位置が求まるので、両足間の距離も、ユーザの姿勢から定まる。ダンパを作動させることでユーザの下肢を緩やかに曲げることができる。他方、ダンパを解放すると、ユーザの下肢を速やかに曲げることができる。具体的な一例を示すと、コントローラは、ユーザの体幹の姿勢角が鉛直方向に対して閾値角度を超える場合(第1範囲外の場合)、さらに両足間の距離(第2特徴量)が閾値距離以上の場合、即ち、第2特徴量が第2範囲内の場合、ブレーキを解放するとともにダンパを作動させる第3停止制御モードを実行する。他方、両足間の距離が閾値距離を下回る場合、即ち、第2特徴量が第2範囲外の場合、コントローラは、ブレーキを解放するとともにダンパも解放する第4停止制御モードを実行する。   It is preferable that the leg orthosis further includes a damper for imparting damping to the rotation of the lower link. At this time, the second stop control mode described above is further divided into two sub-modes (a third stop control mode and a fourth stop control mode). That is, when the first feature amount is outside the first range, the controller releases the prohibiting means and activates the damper when the second feature amount determined from the user's posture is within the second range. When the second feature amount is outside the second range, it is preferable to execute the fourth stop control mode in which the prohibiting unit is released and the damper is released. The second feature amount may be, for example, the distance between the user's feet. As described above, since the position of each foot is obtained from the posture of the leg (that is, the angle of each joint of the leg), the distance between both feet is also determined from the posture of the user. The lower limb of the user can be bent gently by operating the damper. On the other hand, when the damper is released, the user's lower limb can be quickly bent. As a specific example, the controller determines that the posture angle of the user's trunk exceeds the threshold angle with respect to the vertical direction (when outside the first range), and further the distance between the both feet (second feature amount). When the distance is greater than or equal to the threshold distance, that is, when the second feature value is within the second range, the third stop control mode for releasing the brake and operating the damper is executed. On the other hand, when the distance between both feet is less than the threshold distance, that is, when the second feature amount is outside the second range, the controller executes the fourth stop control mode in which the brake is released and the damper is also released.

本発明の歩行訓練システムは、堅実なフェイルセーフを備えており、ユーザがバランスを崩したことを検知して歩行動作に応じた制御を迅速に停止する。   The walking training system of the present invention has a solid fail safe, detects that the user has lost balance, and quickly stops the control according to the walking motion.

第1実施例の歩行訓練システムの概要図である。It is a schematic diagram of the walking training system of the 1st example. 脚装具の概要図である。It is a schematic diagram of a leg brace. 第1実施例のコントローラが実行する停止制御モードの一覧を示す。The list of stop control modes which the controller of the 1st example performs is shown. 第2実施例の歩行訓練システムの概要図である。It is a schematic diagram of the walking training system of 2nd Example. 第2実施例のコントローラが実行する停止制御モードの一覧を示す。The list of the stop control mode which the controller of 2nd Example performs is shown. 第3実施例の歩行訓練システムの概要図である。It is a schematic diagram of the walking training system of 3rd Example. 第4実施例の歩行訓練システムの概要図である。It is a schematic diagram of the walking training system of 4th Example. 第5実施例の歩行訓練システムの概要図である。It is a schematic diagram of the walking training system of 5th Example.

(第1実施例)図面を参照して第1実施例の歩行訓練システム100を説明する。歩行訓練システム100は、ユーザの歩行動作を補助する。図1は、歩行訓練システム100の概略図である。歩行訓練システム100は、ユーザが装着する脚装具12と、手摺50を備える。手摺50は、バランスを崩したときにユーザが体を預けて自重を支えることができる補助具の一種である。なお、後述するように、手摺50は、歩行訓練システム100のヒューマン・マシンインタフェイスとしても機能する。例えば、ユーザが手摺50に軽く触れると、歩行訓練システム100は、ユーザが直立姿勢を保てる状態に脚装具12を制御して停止する。図1は、脚装具12の概略のみを示している。図2に、脚装具12の構造を示す。図2(A)は正面図を示し、図2(B)は側面図を示す。本実施例では、脚装具12は、ユーザの左膝関節に適切なトルクを加えることができる。   (First Embodiment) A walking training system 100 according to a first embodiment will be described with reference to the drawings. The walking training system 100 assists the user's walking motion. FIG. 1 is a schematic diagram of a walking training system 100. The walking training system 100 includes a leg brace 12 worn by a user and a handrail 50. The handrail 50 is a kind of assisting tool that allows the user to deposit his body and support his / her own weight when the balance is lost. As will be described later, the handrail 50 also functions as a human-machine interface of the walking training system 100. For example, when the user touches the handrail 50 lightly, the walking training system 100 stops the leg brace 12 by controlling the leg brace 12 so that the user can maintain an upright posture. FIG. 1 shows only the outline of the leg brace 12. FIG. 2 shows the structure of the leg orthosis 12. 2A shows a front view, and FIG. 2B shows a side view. In this embodiment, the leg brace 12 can apply an appropriate torque to the user's left knee joint.

まず、図2を参照して、脚装具12を説明する。脚装具12は、右脚装具12Rと左脚装具12Lが支持リンク30によって連結されている構造を有する。左脚装具12Lは、ユーザの大腿部から下腿部に沿って脚の外側に装着される。左脚装具12Lは、上部リンク14L、下部リンク16L、及び足底リンク18Lを有する多リンク機構である。右脚装具12Rも、左脚装具12Lと同様に、上部リンク14R、下部リンク16R、及び足底リンク18Rを有する多リンク機構である。左右の脚装具12R、12Lは、支持リンク30によって連結されている。支持リンク30は、ユーザの背中側に配置され、右脚装具12Rの上端と左脚装具12Lの上端を連結している。   First, the leg orthosis 12 will be described with reference to FIG. The leg brace 12 has a structure in which a right leg brace 12R and a left leg brace 12L are connected by a support link 30. The left leg orthosis 12L is attached to the outside of the leg along the thigh from the user. The left leg orthosis 12L is a multi-link mechanism having an upper link 14L, a lower link 16L, and a sole link 18L. Similarly to the left leg orthosis 12L, the right leg orthosis 12R is a multi-link mechanism having an upper link 14R, a lower link 16R, and a sole link 18R. The left and right leg appliances 12R and 12L are connected by a support link 30. The support link 30 is disposed on the back side of the user and connects the upper end of the right leg orthosis 12R and the upper end of the left leg orthosis 12L.

左脚装具12Lについて詳しく説明する。上部リンク14Lの上端が腰ジョイント20aLを介して支持リンク30に連結されている。下部リンク16Lは、膝の外側に位置する膝ジョイント20bLによって、上部リンク14Lに連結されている。足底リンク18Lは、ユーザ踝の外側に位置する足首ジョイント20cLによって、下部リンク16Lに揺動可能に連結されている。上部リンク14Lは、ベルトでユーザの大腿部に固定される。下部リンク16Lは、ベルトでユーザの下腿部に固定される。足底リンク18Lは、ベルトでユーザの足底に固定される。足底リンク18Lを固定するベルトは、図示を省略している。支持リンク30は、ユーザの体幹(腰)に固定される。   The left leg orthosis 12L will be described in detail. The upper end of the upper link 14L is connected to the support link 30 via the waist joint 20aL. The lower link 16L is connected to the upper link 14L by a knee joint 20bL located outside the knee. The sole link 18L is swingably connected to the lower link 16L by an ankle joint 20cL located outside the user's heel. The upper link 14L is fixed to the user's thigh with a belt. The lower link 16L is fixed to the user's lower leg with a belt. The sole link 18L is fixed to the user's sole with a belt. The belt for fixing the sole link 18L is not shown. The support link 30 is fixed to the trunk (waist) of the user.

ユーザが左脚装具12Lを装着すると、腰ジョイント20aL、膝ジョイント20bL、及び、足首ジョイント20cLは夫々、ユーザの股関節のピッチ軸、膝関節のピッチ軸、及び、足首関節のピッチ軸と同軸に位置する。即ち、左膝装具12Lは、ユーザの左脚の動きに応じて揺動することができる。各ジョイントには、リンク間の角度を検出するためのエンコーダ21が取り付けられている。   When the user wears the left leg orthosis 12L, the waist joint 20aL, the knee joint 20bL, and the ankle joint 20cL are positioned coaxially with the pitch axis of the user's hip joint, the pitch axis of the knee joint, and the pitch axis of the ankle joint, respectively. To do. That is, the left knee orthosis 12L can swing according to the movement of the user's left leg. An encoder 21 for detecting the angle between the links is attached to each joint.

足底リンク18Lの足底面には、複数の接地センサ22a、22bが取り付けられている。図2(B)に示すように、複数の接地センサは、足底リンク18Lの前方と後方に離間して取り付けられている。接地センサ22aは、足底リンク18Lの前方に取り付けられており、接地センサ22bは、足底リンク18Lの後方に取り付けられている。前方の接地センサ22aは、ユーザの拇指球に相当する位置に取り付けられており、後方の接地センサ22bはユーザの踵に相当する位置に取り付けられている。夫々の接地センサは、足底リンク18Lと歩行面との接地を検知する。   A plurality of ground sensors 22a and 22b are attached to the bottom surface of the foot link 18L. As shown in FIG. 2B, the plurality of ground sensors are attached to the front link 18L at a distance from the front and the rear. The ground sensor 22a is attached to the front of the sole link 18L, and the ground sensor 22b is attached to the rear of the sole link 18L. The front ground sensor 22a is attached to a position corresponding to the user's thumb ball, and the rear ground sensor 22b is attached to a position corresponding to the user's thumb. Each grounding sensor detects the grounding between the sole link 18L and the walking surface.

膝ジョイント20bLには、モータ32が取り付けられている。モータ32は、ユーザの膝関節の外側に位置する。モータ32は、上部リンク14Lに対して下部リンク16Lを回転させることができる。即ちモータ32は、ユーザの左膝関節にトルクを加えることができる。モータ32は、ブレーキ33とダンパ34を内蔵している。ブレーキ33を作動させると、上部リンク12Lと下部リンク16Lは、それらの相対位置が固定される。即ち、膝ジョイント20bLがロックされる。ダンパ34は、下部リンク16Lの回転に減衰を付与する。ダンパ34は、常に作動しているのではなく、コントローラ40からの指令によって作動する。   A motor 32 is attached to the knee joint 20bL. The motor 32 is located outside the user's knee joint. The motor 32 can rotate the lower link 16L with respect to the upper link 14L. That is, the motor 32 can apply torque to the user's left knee joint. The motor 32 includes a brake 33 and a damper 34. When the brake 33 is operated, the relative positions of the upper link 12L and the lower link 16L are fixed. That is, the knee joint 20bL is locked. The damper 34 provides attenuation to the rotation of the lower link 16L. The damper 34 is not always operated, but is operated according to a command from the controller 40.

右脚リンク12Rは、モータ32(ブレーキ33、ダンパ34)を除いて、左脚リンク12Lと同じ構造を有している。   The right leg link 12R has the same structure as the left leg link 12L except for the motor 32 (brake 33, damper 34).

支持リンク30にはコントローラ40が取り付けられている。コントローラ40の内部には、傾斜センサ27が備えられている。傾斜センサ27は、鉛直方向に対する支持リンク30の傾斜角(絶対傾斜角)を検出する。なお、支持リンク30の絶対傾斜角は、ユーザ体幹の絶対傾斜角に相当する。   A controller 40 is attached to the support link 30. A tilt sensor 27 is provided inside the controller 40. The tilt sensor 27 detects the tilt angle (absolute tilt angle) of the support link 30 with respect to the vertical direction. The absolute inclination angle of the support link 30 corresponds to the absolute inclination angle of the user trunk.

コントローラ40は、傾斜角センサ27、エンコーダ21、及び接地センサ22の出力に基づいて、モータ32を制御する。具体的には、コントローラ40は、予め記憶している歩行パターンを、ユーザの歩幅、歩行速度、及び、歩行面のスロープ角に応じて修正し、ユーザの左脚が修正された歩行パターンに追従するようにユーザの膝関節にトルクを加える。歩行訓練システムが有する歩行パターンとその修正については、既に出願されている特許出願(特願2008−235463、2008年9月12日出願)に詳しく開示されているのでここでは説明を省略する。歩行訓練システム100は、歩行パターンを用いてユーザの歩行動作に応じて膝関節にトルクを加えるようにモータ32を制御する。   The controller 40 controls the motor 32 based on the outputs of the tilt angle sensor 27, the encoder 21, and the ground sensor 22. Specifically, the controller 40 corrects the walking pattern stored in advance according to the user's stride, walking speed, and slope angle of the walking surface, and follows the walking pattern in which the user's left leg is corrected. Torque is applied to the user's knee joint. Since the walking pattern of the walking training system and its correction are disclosed in detail in a patent application already filed (Japanese Patent Application No. 2008-235463, filed on September 12, 2008), description thereof is omitted here. The walking training system 100 controls the motor 32 to apply torque to the knee joint according to the user's walking motion using the walking pattern.

図1に戻って、手摺50を説明する。手摺50の表面に、シート状のタッチセンサ54が貼られている。手摺50の支柱には、力センサ52が取り付けられている。タッチセンサ54と力センサ52の信号は、脚装具12が備えるコントローラ40に送られる。図示を省略しているが、手摺50には、タッチセンサ54等の信号をコントローラ40へ送る無線装置が備えられている。   Returning to FIG. 1, the handrail 50 will be described. A sheet-like touch sensor 54 is attached to the surface of the handrail 50. A force sensor 52 is attached to the column of the handrail 50. Signals from the touch sensor 54 and the force sensor 52 are sent to the controller 40 included in the leg orthosis 12. Although not shown, the handrail 50 is provided with a wireless device that sends a signal from the touch sensor 54 and the like to the controller 40.

タッチセンサ54と力センサ52の信号に基づくコントローラ40の処理を説明する。脚装具12は、歩行時に膝関節角が描く軌道にユーザの膝関節が追従するように、モータ32を駆動する。このときの制御が歩行動作に応じた制御に相当する。以下では、説明を解り易くするために「歩行動作に応じた制御」を「歩行補助制御」と換言することがある。ユーザが手摺50に触れると、タッチセンサ54が作動するとともに、力センサ52が手摺50に加わる荷重を検出する。コントローラ40は、力センサ52が検出する荷重が荷重閾値を超えない場合は、力センサ52の出力を無視する。ここで荷重閾値は、例えばユーザの自重の半分に設定される。   Processing of the controller 40 based on signals from the touch sensor 54 and the force sensor 52 will be described. The leg brace 12 drives the motor 32 so that the user's knee joint follows the trajectory drawn by the knee joint angle during walking. The control at this time corresponds to control according to walking motion. Hereinafter, “control according to walking motion” may be referred to as “walking assist control” for easy understanding. When the user touches the handrail 50, the touch sensor 54 is activated and the force sensor 52 detects a load applied to the handrail 50. The controller 40 ignores the output of the force sensor 52 when the load detected by the force sensor 52 does not exceed the load threshold. Here, the load threshold is set to, for example, half of the user's own weight.

タッチセンサは、歩行訓練システム100のヒューマン・マシンインタフェイスとして機能する。即ち、ユーザは静止したい場合に手摺50に軽く触れる。歩行補助制御中にタッチセンサ54が作動すると、コントローラ40は、歩行補助制御を停止する。このときは、コントローラ40は、上部リンク14Lと下部リンク16Lが一直線となる角度にモータ32を制御する。そのような制御によって、ユーザは直立姿勢を保持できる。力センサ52が検出する荷重が荷重閾値以下であり、かつ、タッチセンサ54が作動したときは、ユーザはバランスを崩していない可能性が高いので、そのような場合には、コントローラ40は、ユーザが直立姿勢を保持できる膝角度にモータ32を制御した後にブレーキ33を作動させて歩行補助制御を停止する。   The touch sensor functions as a human-machine interface of the walking training system 100. That is, the user touches the handrail 50 lightly when he wants to stand still. When the touch sensor 54 is activated during the walking assistance control, the controller 40 stops the walking assistance control. At this time, the controller 40 controls the motor 32 at an angle at which the upper link 14L and the lower link 16L are in a straight line. Such control allows the user to maintain an upright posture. When the load detected by the force sensor 52 is equal to or less than the load threshold value and the touch sensor 54 is activated, there is a high possibility that the user has not lost the balance. In such a case, the controller 40 After controlling the motor 32 to a knee angle that can maintain an upright posture, the brake 33 is operated to stop the walking assist control.

他方、力センサ52は、歩行訓練システム100の緊急停止スイッチとして機能する。力センサ52が検出する荷重が荷重閾値を超えた場合、ユーザはバランスを崩して手摺にもたれている可能性が高い。コントローラ40は、力センサ52が検出する荷重が荷重閾値を超えたタイミングを、ユーザがバランスを崩しているタイミングとして検知する。このタイミングを検知するとコントローラ40は、歩行補助制御を停止するとともに、荷重閾値を超えたときのユーザの姿勢に応じて異なる停止制御モードを実行する。ここで、コントローラ40が考慮する「ユーザの姿勢」は、ユーザ体幹の絶対傾斜角と両足間の距離である。ユーザ体幹の絶対傾斜角は、「ユーザの姿勢」を表す特徴量の一つである。両足間の距離は、ユーザの脚の姿勢によって定まるので、本明細書では、両足間の距離も「ユーザの姿勢」を表す特徴量の一つとして捉える。具体的には、コントローラ40は、荷重閾値を超えたときのユーザ体幹の絶対傾斜角と両足間の距離に応じて異なる停止制御モードを実行する。コントローラ40は、傾斜センサ27からユーザ体幹の絶対傾斜角を得る。またコントローラ40は、エンコーダ20によって計測される角関節角から、両足間の距離を得る。多リンク機構の各関節角から先端(足)の位置への変換は、ロボットの運動学として良く知られているので説明は省略する。また以下では簡単のため、絶対傾斜角を単に傾斜角と称する場合がある。   On the other hand, the force sensor 52 functions as an emergency stop switch of the walking training system 100. When the load detected by the force sensor 52 exceeds the load threshold, the user is likely to be out of balance and lean on the handrail. The controller 40 detects the timing when the load detected by the force sensor 52 exceeds the load threshold as the timing when the user is out of balance. When this timing is detected, the controller 40 stops the walking assist control and executes different stop control modes depending on the posture of the user when the load threshold is exceeded. Here, the “user posture” considered by the controller 40 is the absolute inclination angle of the user trunk and the distance between both feet. The absolute inclination angle of the user trunk is one of the feature quantities representing “user posture”. Since the distance between both feet is determined by the posture of the user's leg, in this specification, the distance between both feet is also regarded as one of the feature amounts representing the “user's posture”. Specifically, the controller 40 executes different stop control modes according to the absolute inclination angle of the user trunk when the load threshold is exceeded and the distance between both feet. The controller 40 obtains the absolute inclination angle of the user trunk from the inclination sensor 27. Further, the controller 40 obtains the distance between both feet from the angular joint angle measured by the encoder 20. Since the conversion from each joint angle of the multi-link mechanism to the position of the tip (foot) is well known as the kinematics of the robot, the description is omitted. In the following, for the sake of simplicity, the absolute inclination angle may be simply referred to as an inclination angle.

図3に、ユーザの姿勢に応じた停止制御モードの一覧を示す。図3に示した停止制御モードについて説明する。「フリー(ダンパなし)」とは、コントローラ40が、ブレーキ33を解除するとともに、ダンパ34を停止(解放)する制御を意味する。この場合、下部リンク16Lは自在に揺動することができる。「フリー(ダンパあり)」とは、コントローラ40が、ブレーキ33を解除するとともに、ダンパ34を作動させる制御を意味する。この場合、下部リンク16Lは、外力が加わると回転することができるとともに、その回転に減衰が付与される。「ロック」とは、コントローラ40がブレーキ33を作動させる制御を意味する。この場合、膝ジョイント20bLがロックされ、下部リンク16Lの揺動が禁止される。なお、コントローラ40は、いずれかの停止制御モードを開始するとともに、モータ32を停止する。上記のいくつかの「停止制御モード」は総じて言えば、脚装具のジョイントを能動的に駆動することなく、ジョイントに付加したブレーキとダンパを作動或いは解除(停止)する制御と表現できる。以下では、「ロック」に相当する制御モードを「第1停止制御モード」と称し、「フリー(ダンパあり)」に相当する制御モードを「第3停止制御モード」と称し、「フリー(ダンパなし)」に相当する制御モードを「第4停止制御モード」と称する場合がある。また、第3停止制御モードと第4停止制御モードは共に、ブレーキ33を解放する制御であることから、これらを「第2停止制御モード」と総称することがある。   FIG. 3 shows a list of stop control modes according to the user's posture. The stop control mode shown in FIG. 3 will be described. “Free (no damper)” means control in which the controller 40 releases the brake 33 and stops (releases) the damper 34. In this case, the lower link 16L can swing freely. “Free (with damper)” means control in which the controller 40 releases the brake 33 and operates the damper 34. In this case, the lower link 16L can rotate when an external force is applied, and attenuation is imparted to the rotation. “Lock” means control by which the controller 40 operates the brake 33. In this case, the knee joint 20bL is locked and the swinging of the lower link 16L is prohibited. The controller 40 starts any stop control mode and stops the motor 32. The above-mentioned several “stop control modes” can be generally expressed as a control for operating or releasing (stopping) a brake and a damper applied to the joint without actively driving the joint of the leg brace. Hereinafter, the control mode corresponding to “lock” is referred to as “first stop control mode”, the control mode corresponding to “free (with damper)” is referred to as “third stop control mode”, and “free (without damper)”. ) ”May be referred to as a“ fourth stop control mode ”. In addition, since both the third stop control mode and the fourth stop control mode are controls for releasing the brake 33, these may be collectively referred to as “second stop control mode”.

図3に示すように、コントローラ40は、ユーザの体幹の傾斜角Aが30度を超える場合は、歩行補助制御を停止するとともに第4停止制御モードを実行する。傾斜角Aが30度を超えている場合は、ユーザが大きくバランスを崩している場合に相当する。この場合は、ユーザが姿勢を回復できる可能性が小さいので、ブレーキ33を解放するとともにダンパ34を解放して下部リンク16Lを揺動可能にする。そのように制御することによって、ユーザの左膝に過度のトルクが加わることを防止する。   As shown in FIG. 3, when the inclination angle A of the user's trunk exceeds 30 degrees, the controller 40 stops the walking assist control and executes the fourth stop control mode. The case where the tilt angle A exceeds 30 degrees corresponds to the case where the user is greatly out of balance. In this case, since the possibility that the user can recover the posture is small, the brake 33 is released and the damper 34 is released so that the lower link 16L can swing. Such control prevents excessive torque from being applied to the user's left knee.

傾斜角Aが30度以下の場合は、ユーザが僅かにバランスを崩している状態に相当する。この場合、コントローラ40は、接地脚の種類と足間距離Wに応じて異なる停止制御モードを選択する。両脚が接地しており、足間距離Wが30cm以下の場合、コントローラ40は、第3停止制御モードを実行する。即ち、コントローラ40は、ブレーキ33を解除するとともにダンパ34を作動させる。両脚が接地しており、足間距離Wが30cmを超えている場合、コントローラ40は、第1停止制御モードを実行する。即ち、コントローラ40は、ブレーキ33を作動させる。患脚が遊脚状態であり、足間距離Wが30cm以下の場合、コントローラ40は、第4停止制御モードを実行する。即ち、コントローラ40は、ブレーキ33を解除するとともに、ダンパ34を解放(停止)する。患脚が遊脚状態であり、足間距離Wが30cmを超えている場合、コントローラ40は、第3停止制御モードを実行する。即ち、コントローラ40は、ブレーキ33を解除するとともに、ダンパ34を作動させる。健常脚が遊脚状態であり、足間距離Wが30cm以下の場合、コントローラ40は、第1停止制御モードを実行する。健常脚が遊脚状態であり、足間距離Wが30cmを超えている場合、コントローラ40は、第3停止制御モードを実行する。   When the inclination angle A is 30 degrees or less, it corresponds to a state where the user is slightly out of balance. In this case, the controller 40 selects a different stop control mode depending on the type of the grounding leg and the foot distance W. When both legs are grounded and the distance W between the feet is 30 cm or less, the controller 40 executes the third stop control mode. That is, the controller 40 releases the brake 33 and operates the damper 34. When both legs are in contact with each other and the inter-foot distance W exceeds 30 cm, the controller 40 executes the first stop control mode. That is, the controller 40 operates the brake 33. When the affected leg is in the free leg state and the inter-foot distance W is 30 cm or less, the controller 40 executes the fourth stop control mode. That is, the controller 40 releases the brake 33 and releases (stops) the damper 34. When the affected leg is in the free leg state and the inter-foot distance W exceeds 30 cm, the controller 40 executes the third stop control mode. That is, the controller 40 releases the brake 33 and operates the damper 34. When the healthy leg is in the free leg state and the inter-foot distance W is 30 cm or less, the controller 40 executes the first stop control mode. When the healthy leg is in the free leg state and the inter-foot distance W exceeds 30 cm, the controller 40 executes the third stop control mode.

上記の停止制御モード選択ルールには、次の利点がある。傾斜角Aが大きい場合は、ユーザがバランスを大きく崩している可能性が非常に高い。そのような場合は、ユーザが自力でバランスを回復するのは困難であるから、下部リンクを揺動自在にすることによって、ユーザの膝関節に負荷を与えないようにする。傾斜角Aが小さく、患脚のみで接地している場合(即ち、健常脚が遊脚の場合)は、両足間距離Wに応じて停止制御モードを選択する。両足間距離Wが小さい場合は、ブレーキ33を作動させる。患脚のみで接地しており、両足間距離Wが小さい場合は、ブレーキ33を作動させることによって、手摺等で自重を支えるために腕に衝撃が加わることを防止する。   The above stop control mode selection rule has the following advantages. When the inclination angle A is large, it is very likely that the user has greatly lost the balance. In such a case, since it is difficult for the user to restore the balance by himself, the lower link is made swingable so that no load is applied to the user's knee joint. When the inclination angle A is small and only the affected leg is grounded (that is, when the healthy leg is a free leg), the stop control mode is selected according to the distance W between both legs. When the distance W between both feet is small, the brake 33 is operated. When only the affected leg is grounded and the distance W between both feet is small, the brake 33 is operated to prevent an impact from being applied to the arm to support its own weight with a handrail or the like.

以上のように、コントローラ40は、歩行補助制御を停止するとともに、ユーザの姿勢を表す特徴量に応じて異なる停止制御モードを実行する。この歩行訓練システムは、補助具の力センサによってユーザがバランスを崩したことを検知するとともに、そのときのユーザの姿勢に応じて適切に歩行補助制御を停止する。   As described above, the controller 40 stops the walking assist control and executes different stop control modes according to the feature amount representing the user's posture. This gait training system detects that the user has lost the balance by the force sensor of the assisting tool, and appropriately stops the walking assist control according to the user's posture at that time.

上記実施例のコントローラ40は、ユーザの姿勢から定まる特徴量に応じて異なる停止制御モードを実行する。より具体的に表現すると、コントローラ40は、ユーザの姿勢から定まる傾斜角、夫々の足が浮いているか否かの区別、及び、両足間の距離、に応じて、ブレーキ33とダンパ34の作動/解放の組み合わせで規定される複数の停止制御モードの中から適切な停止制御モードを選択して実行する。   The controller 40 according to the embodiment executes different stop control modes according to the feature amount determined from the user's posture. More specifically, the controller 40 determines whether the brake 33 and the damper 34 operate according to the inclination angle determined from the user's posture, whether each foot is floating, and the distance between both feet. An appropriate stop control mode is selected from a plurality of stop control modes defined by the combination of release and executed.

歩行訓練システムが備えるべき補助具には、第1実施例の手摺50以外にも様々な態様が考えられる。以下、補助具の好ましい形態について説明する。以下の実施例では、脚装具は第1実施例と同じでよいので、補助具についてのみ説明する。なお、第2実施例では、停止制御モードの他の選択ルールも例示する。   Various modes other than the handrail 50 of the first embodiment are conceivable as auxiliary tools that the walking training system should have. Hereinafter, the preferable form of an auxiliary tool is demonstrated. In the following embodiments, the leg braces may be the same as those in the first embodiment, and therefore only the assisting devices will be described. In addition, in 2nd Example, the other selection rule of stop control mode is also illustrated.

(第2実施例) 図4は、第2実施例の歩行訓練システム200の概要図である。この歩行訓練システム200は、ユーザの自重を支える補助具として、杖60を備える。杖60には、ユーザが掴む把持部にスイッチ64が配置されている。また、杖の支柱に力センサ62が配置されている。ユーザは、スイッチ64を介して、歩行訓練システムを操作することができる。この歩行訓練装置200は、杖60に内蔵された力センサ62が検出する荷重がユーザの自重の半分を超えると、この歩行訓練システム200は、歩行補助制御を停止するとともに、荷重閾値を超えたときのユーザ体幹の絶対傾斜角と両足間の距離に応じて異なる停止制御モードを実行する。   (2nd Example) FIG. 4: is a schematic diagram of the walking training system 200 of 2nd Example. The walking training system 200 includes a cane 60 as an auxiliary tool that supports the user's own weight. In the cane 60, a switch 64 is disposed at a gripping portion that the user grips. A force sensor 62 is disposed on the support of the cane. The user can operate the walking training system via the switch 64. When the load detected by the force sensor 62 built in the cane 60 exceeds half of the user's own weight, the walking training system 200 stops the walking assist control and exceeds the load threshold. Different stop control modes are executed according to the absolute inclination angle of the user's trunk and the distance between both feet.

図5に、第2実施例の歩行補助システム200が実行する停止制御モードの一覧を示す。歩行補助システム200のコントローラ40は、ユーザの体幹の傾斜角Aが30度以下の場合は第1停止制御モードを実行する。即ち、コントローラ40は、ブレーキ33を作動させる。他方、ユーザの体幹の傾斜角Aが30度を超える場合、コントローラ40は、第2停止制御モードを実行する。即ち、コントローラ40は、ブレーキ33を解放する。
「30度以下」を第1範囲と別言すると、コントローラ40は、傾斜角Aが第1範囲以内の場合は第1停止制御モードを実行し、傾斜角Aが第1範囲外の場合は第2停止制御モードを実行する。
FIG. 5 shows a list of stop control modes executed by the walking assist system 200 of the second embodiment. The controller 40 of the walking assist system 200 executes the first stop control mode when the inclination angle A of the trunk of the user is 30 degrees or less. That is, the controller 40 operates the brake 33. On the other hand, when the inclination angle A of the user's trunk exceeds 30 degrees, the controller 40 executes the second stop control mode. That is, the controller 40 releases the brake 33.
In other words, “30 degrees or less” is the first range. The controller 40 executes the first stop control mode when the tilt angle A is within the first range, and the first range when the tilt angle A is outside the first range. (2) The stop control mode is executed.

第1実施例と同様に、ブレーキ33を解放する第2停止制御モードは、ダンパを作動させる第3停止制御モードとダンパを解放する第4停止制御モードに分かれる。コントローラ40は、両足間の距離Wが30cm以上の場合は第3停止制御モードを実行し、距離Wが30cm未満の場合は第4停止制御モードを実行する。「30cm以上」を第2範囲と別言すると、コントローラ40は、両足間距離Wが第2範囲内の場合は第3停止制御モードを実行し、両足間距離Wが第2範囲外の場合は第4停止制御モードを実行する。   Similar to the first embodiment, the second stop control mode for releasing the brake 33 is divided into a third stop control mode for operating the damper and a fourth stop control mode for releasing the damper. The controller 40 executes the third stop control mode when the distance W between both feet is 30 cm or more, and executes the fourth stop control mode when the distance W is less than 30 cm. In other words, “30 cm or more” is the second range. The controller 40 executes the third stop control mode when the distance W between both feet is within the second range, and when the distance W between both feet is outside the second range. The fourth stop control mode is executed.

(第3実施例) 図6は、第3実施例の歩行訓練システム300の概要図である。この歩行訓練システム300は、ユーザの自重を支える補助具として、クレーン70を備える。クレーン70は、クレーンレール76と、クレーンレール76に沿って移動する吊具74を備える。吊具74は、ユーザがバランスを崩したときに自重を支えるための道具である。吊具74には力センサ72が配置されている。この歩行訓練装置300は、力センサ72が検出する荷重がユーザの自重の半分を超えると、第1実施例或いは第2実施例の歩行訓練システムと同様のルールで、歩行補助制御を停止するとともにユーザの姿勢に対応した停止制御モードを実行する。   (3rd Example) FIG. 6: is a schematic diagram of the walking training system 300 of 3rd Example. The walking training system 300 includes a crane 70 as an auxiliary tool that supports the user's own weight. The crane 70 includes a crane rail 76 and a hanging tool 74 that moves along the crane rail 76. The hanging tool 74 is a tool for supporting its own weight when the user loses balance. A force sensor 72 is disposed on the hanging tool 74. When the load detected by the force sensor 72 exceeds half of the user's own weight, the walking training device 300 stops the walking assist control according to the same rules as the walking training system of the first embodiment or the second embodiment. A stop control mode corresponding to the user's posture is executed.

(第4実施例) 図7は、第4実施例の歩行訓練システム400の概要図である。この歩行訓練システム400は、ユーザの自重を支える補助具として、クレーン80を備える。クレーン80は、クレーンレール86と、クレーンレール86に沿って移動する懸架具84を備える。懸架具84の下端には、ハーネス88が取り付けてある。ユーザは、脚装具12を装着するとともに、背中にハーネス88を装着する。ユーザがバランスを崩したとき、ハーネス88と懸架具84がユーザを支える。ユーザは、バランスを崩したときでも、クレーン80によって転倒を免れる。懸架具84には力センサ82が配置されている。この歩行訓練装置400は、力センサ82が検出する荷重がユーザの自重の半分を超えると、第1実施例或いは第2実施例の歩行訓練システムと同様のルールで歩行補助制御を停止するとともにユーザの姿勢に対応した停止制御モードを実行する。   (4th Example) FIG. 7: is a schematic diagram of the walking training system 400 of 4th Example. The walking training system 400 includes a crane 80 as an auxiliary tool that supports the user's own weight. The crane 80 includes a crane rail 86 and a suspension 84 that moves along the crane rail 86. A harness 88 is attached to the lower end of the suspension 84. The user wears the leg brace 12 and the harness 88 on the back. When the user loses balance, the harness 88 and the suspension 84 support the user. Even when the user loses balance, the user is prevented from falling by the crane 80. A force sensor 82 is disposed on the suspension 84. When the load detected by the force sensor 82 exceeds half of the user's own weight, the walking training apparatus 400 stops the walking assist control according to the same rules as those of the walking training system of the first embodiment or the second embodiment, and the user. The stop control mode corresponding to the posture is executed.

(第5実施例) 図8は、第5実施例の歩行訓練システム500の概要図である。この歩行訓練システム500は、自走式クレーン90を備える。自走式クレーン90は、ユーザとともに移動する。自走式クレーン90の先端に、吊具94が取り付けられている。吊具94は、ユーザがバランスを崩したときに自重を支えるための道具である。吊具94には力センサ92が配置されている。この歩行訓練装置500は、力センサ92が検出する荷重がユーザの自重の半分を超えると、第1実施例或いは第2実施例の歩行訓練システムと同様のルールで、歩行補助制御を停止するとともにユーザの姿勢に対応した停止制御モードを実行する。   (5th Example) FIG. 8: is a schematic diagram of the walking training system 500 of 5th Example. This walking training system 500 includes a self-propelled crane 90. The self-propelled crane 90 moves with the user. A hanging tool 94 is attached to the tip of the self-propelled crane 90. The hanging tool 94 is a tool for supporting its own weight when the user loses balance. A force sensor 92 is disposed on the hanger 94. When the load detected by the force sensor 92 exceeds half of the user's own weight, the walking training apparatus 500 stops the walking assist control according to the same rules as the walking training system of the first embodiment or the second embodiment. A stop control mode corresponding to the user's posture is executed.

実施例の歩行訓練システムの変形例を説明する。実施例の脚装具12は、ユーザの片膝にトルクを加えるモータを備える。脚装具は、膝以外の脚関節にトルクを加えるアクチュエータを備えていてもよい。また、脚装具は、ユーザの両脚の関節にトルクを加えて歩行動作を補助するものであってもよい。   A modification of the walking training system according to the embodiment will be described. The leg orthosis 12 of an Example is provided with the motor which applies a torque to a user's one knee. The leg brace may include an actuator that applies torque to leg joints other than the knee. The leg brace may be one that assists walking motion by applying torque to the joints of both legs of the user.

脚装具12は、ダンパ34を備える代わりに、ダンパモードにおいて、モータの角度ゲインを低下させるものであってもよい。角度ゲインを下げることによっても、ダンパと同様の効果を得ることができる。   The leg orthosis 12 may reduce the angular gain of the motor in the damper mode instead of including the damper 34. By reducing the angle gain, the same effect as that of the damper can be obtained.

歩行訓練システムは、手摺等の補助具に加わる荷重を検出するためのセンサとして、力センサに代えて歪みゲージを採用してもよい。   The walking training system may employ a strain gauge as a sensor for detecting a load applied to an auxiliary tool such as a handrail instead of the force sensor.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

12、12R,12L:脚装具
14R、14L:上部リンク
16R、16L:下部リンク
18R、18L:足底リンク
20:ジョイント
21:エンコーダ
22:接地センサ
27:傾斜センサ
30:支持リンク
32:モータ
33:ブレーキ
34:ダンパ
40:コントローラ
50:手摺(補助具)
52:力センサ
12, 12R, 12L: Leg orthosis 14R, 14L: Upper link 16R, 16L: Lower link 18R, 18L: Sole link 20: Joint 21: Encoder 22: Ground sensor 27: Inclination sensor 30: Support link 32: Motor 33: Brake 34: Damper 40: Controller 50: Handrail (auxiliary tool)
52: Force sensor

Claims (6)

ユーザの脚に装着され、脚の関節にトルクを加えるアクチュエータを有している脚装具と、
ユーザの歩行動作に応じてアクチュエータを制御するコントローラと、
ユーザが体を預けて自重を支えることができる補助具と、
補助具がユーザから受ける荷重を検出する荷重センサと、を備えており、
コントローラは、荷重センサが検出した荷重が閾値を超えた場合に、歩行動作に応じた制御を停止することを特徴とする歩行訓練システム。
A leg brace having an actuator mounted on the user's leg and applying torque to the leg joint;
A controller that controls the actuator in accordance with the user's walking motion;
An auxiliary tool that allows the user to hold the body and support its own weight,
A load sensor that detects a load that the auxiliary tool receives from the user,
The walking training system characterized in that the controller stops the control according to the walking motion when the load detected by the load sensor exceeds a threshold value.
前記コントローラは、歩行動作に応じた制御を停止するとともに、ユーザの姿勢から定まる特徴量に応じて、異なる停止制御モードを実行することを特徴とする請求項1に記載の歩行訓練システム。   2. The walking training system according to claim 1, wherein the controller stops control according to a walking motion and executes different stop control modes according to a feature amount determined from a user's posture. 前記脚装具は、
ユーザの上腿に装着される上部リンクと下腿に装着される下部リンクがジョイントによって揺動可能に連結されている多リンク構造を有しているとともに、
ユーザの姿勢を検出するセンサと、
ジョイントの回転を禁止する禁止手段と、
を備えており、
前記コントローラは、歩行動作に応じた制御を停止するとともに、ユーザの姿勢から定まる第1特徴量が予め定められた第1範囲内である場合に前記禁止手段を作動させる第1停止制御モードを実行し、第1特徴量が第1範囲外の場合には前記禁止手段を解放して下部リンクを揺動自在とする第2停止制御モードを実行することを特徴とする請求項2に記載の歩行訓練システム。
The leg brace is
The upper link attached to the user's upper leg and the lower link attached to the lower leg have a multi-link structure in which the joint is swingably connected by a joint,
A sensor for detecting the posture of the user;
A prohibition means for prohibiting rotation of the joint;
With
The controller stops the control according to the walking motion and executes a first stop control mode in which the prohibiting unit is operated when the first feature amount determined from the user's posture is within a predetermined first range. 3. The walking according to claim 2, wherein when the first feature amount is outside the first range, a second stop control mode in which the prohibiting means is released and the lower link is allowed to swing is executed. Training system.
前記脚装具はさらに、下部リンクの回転に減衰を付与するダンパを備えており、
コントローラは、第1特徴量が第1範囲外の場合、ユーザの姿勢から定まる第2特徴量が第2範囲内の場合には前記禁止手段を解放するとともにダンパを作動させる第3停止制御モードを実行し、第2特徴量が第2範囲外の場合には前記禁止手段を解放するとともにダンパを解放する第4停止制御モードを実行することを特徴とする請求項3に記載の歩行訓練システム。
The leg brace further comprises a damper that provides damping to the rotation of the lower link,
When the first feature value is outside the first range, the controller releases the prohibiting means and activates the damper when the second feature value determined from the user's posture is within the second range. 4. The walking training system according to claim 3, wherein when the second feature amount is outside the second range, a fourth stop control mode is executed in which the prohibiting unit is released and the damper is released.
前記第1特徴量は、ユーザの体幹の傾斜角であり、第2特徴量は、ユーザの両足間の距離であることを特徴とする請求項4に記載の歩行訓練システム。   The walking training system according to claim 4, wherein the first feature amount is an inclination angle of a user's trunk, and the second feature amount is a distance between both feet of the user. 前記補助具は、手摺、杖、上方から吊り下げられてユーザが掴むことのできる吊具、及び、上方からユーザを吊り支える懸架具のいずれか一つであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の歩行訓練システム。   The assisting tool is any one of a handrail, a cane, a hanging tool that is suspended from above and can be grasped by a user, and a suspension that supports the user from above. The walking training system according to any one of 5.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5505205B2 (en) * 2010-08-30 2014-05-28 トヨタ自動車株式会社 Leg motion support device
US20120101415A1 (en) * 2010-10-21 2012-04-26 Amit Goffer Locomotion assisting apparatus with integrated tilt sensor
US10470901B2 (en) 2015-02-02 2019-11-12 Steering Solutions Ip Holding Corporation User controlled power disconnect mechanism for human exoskeleton
JP6428581B2 (en) * 2015-11-26 2018-11-28 トヨタ自動車株式会社 Walking training device
JP6565635B2 (en) * 2015-11-26 2019-08-28 トヨタ自動車株式会社 Balance training equipment

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002315794A (en) * 2001-04-20 2002-10-29 Hitachi Kiden Kogyo Ltd Parallel bars type locomotion exercise machine
JP4055736B2 (en) * 2004-04-07 2008-03-05 トヨタ自動車株式会社 Boarding robot
JP4499508B2 (en) * 2004-08-27 2010-07-07 本田技研工業株式会社 Control device for walking assist device
JP2006239086A (en) * 2005-03-02 2006-09-14 Matsushita Electric Works Ltd Walking sensation generating device
JP4724832B2 (en) * 2005-11-09 2011-07-13 国立大学法人豊橋技術科学大学 Walking assistance control method and walking assistance control device

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