JP5507224B2 - Walking assistance robot - Google Patents

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JP5507224B2 JP2009274643A JP2009274643A JP5507224B2 JP 5507224 B2 JP5507224 B2 JP 5507224B2 JP 2009274643 A JP2009274643 A JP 2009274643A JP 2009274643 A JP2009274643 A JP 2009274643A JP 5507224 B2 JP5507224 B2 JP 5507224B2
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Description

本発明は、脊髄損傷の患者などの下肢に麻痺がある被介助者の胴部を後方から支えて歩行を補助し転倒の恐れがあるときは歩行を抑制して支えるようにする歩行介助ロボットに関する。   The present invention relates to a walking assistance robot that supports the torso of a person who is paralyzed in a lower limb such as a patient with spinal cord injury from the back to assist walking and to suppress and support walking when there is a risk of falling. .

従来の歩行介助器具や機器は、静的な歩行の実現および体重の免荷による歩行の実現を目的とするもので、概ね次のように4つの例に分類される。   Conventional walking aids and devices are intended to realize static walking and walk by weight relief, and are roughly classified into the following four examples.

(1)第1の例
〈被介助者が自ら器具を動かして歩行の助けとするもの:歩行器・杖・平行棒〉
第1の例は、従来の歩行補助器具、すなわち歩行器、杖、平行棒などである。
被介助者がこれらの器具を自ら動かすことで歩行の助けとするものである。
これらはモータ駆動による積極的な介助は得られないため、被介助者の残存機能を活用することになる。
また、転倒防止のリスクが高いこと、正しい歩行パターンの獲得を被介助者まかせではできないことから、常に療法士による監視と介助・指導が必要である。この器具では主に静的な歩行を訓練する。静的な歩行とは、体の重心が常に足底の接地範囲内にあるように歩く方法である。
(1) First example <Assistant who moves his / her equipment to help walking: walker, walking stick, parallel bar>
The first example is a conventional walking aid, that is, a walker, a cane, a parallel bar, and the like.
The person being assisted moves these equipments to help them walk.
Since these cannot obtain positive assistance by driving the motor, the remaining function of the person being assisted is utilized.
In addition, since the risk of falling prevention is high and the correct walking pattern cannot be obtained by the helped person, monitoring by the therapist and assistance / guidance are always required. This instrument mainly trains static walking. Static walking is a method of walking so that the center of gravity of the body is always within the ground contact range of the sole.

〈第1の例の問題点〉
第1の例の問題点は上記第1の例では転倒の危険があることで、被介助者が自らバランスを取る必要があり、療法士の監視が常に必要である。
また、前かがみの姿勢になりがちで正しい姿勢・運動パターンを獲得しにくいため、療法士の適切な介助と指導が必要である。
また、疲労が大きく長時間の訓練が難しいことがある。静的な歩行に対する動的な歩行を訓練することはできない。なお、ここで動的な歩行とは、健常者による通常の歩行で、体重心が足底接地範囲内になくともよくゼロモーメントポイントが足底接地範囲内にあるように歩く方法である。静的歩行よりも運動性に優れる。健常者による通常の歩行は動的な歩行である。
<Problem of the first example>
The problem of the first example is that there is a risk of falling in the first example, and the care recipient needs to balance himself, and the therapist must always be monitored.
In addition, since it tends to bend forward and it is difficult to obtain the correct posture and movement pattern, appropriate assistance and guidance from the therapist is required.
Also, fatigue may be large and long-term training may be difficult. It is not possible to train dynamic walking against static walking. Here, the dynamic walking is a normal walking by a healthy person, and the walking is performed so that the center of gravity of the body does not have to be in the ground contact range and the zero moment point is in the ground contact range. It has better mobility than static walking. Normal walking by healthy people is dynamic walking.

(2)第2の例
〈体幹を吊り上げて姿勢を保持また体重を免荷し両下肢に把持した機構により下肢の動作を機械側から介助するもの:据え置き型の装置〉
第2の例は、据え置き型の装置であり、体幹を吊り上げて姿勢を保持また体重を免荷し両下肢に把持した機構により下肢の動作を機械側から介助できるものである。
ドイツのHesseらが開発したGait Trainerやスイスで製品化されたLokomat、また、特表2007−520310号公報がある。被介助者はその場で歩行動作の訓練を行う。
また、別の構成例として、Staufferらの開発したWalk Trainerがある。(Y.Stauffer, Y.Allemand, M.Bouri, J.Fournier, R.Clavel, “Pelvic Motion Measurement During Over Ground Walking, Analysis and Implementation on the WalkTrainer Reeducation Device", in Proc. IEEE Int. Conf. Intel. Rob. Syst. (IROS), pp.2362-2367, 2008)
(2) Second example <Hanging the trunk, maintaining posture, and supporting the movement of the lower limbs from the machine side by a mechanism that exempts the body weight and grasps it on both lower limbs: stationary device>
The second example is a stationary device that can support the movement of the lower limbs from the machine side by a mechanism that lifts the trunk and maintains the posture, exempts the body weight, and grips it on both lower limbs.
There are Gait Trainer developed by Hesse et al. In Germany, Lokomat commercialized in Switzerland, and Japanese Patent Publication No. 2007-520310. The caregiver trains walking on the spot.
Another configuration example is Walk Trainer developed by Stauffer et al. (Y.Stauffer, Y.Allemand, M.Bouri, J.Fournier, R.Clavel, “Pelvic Motion Measurement During Over Ground Walking, Analysis and Implementation on the WalkTrainer Reeducation Device”, in Proc.IEEE Int. Conf.Intel. Rob. Syst. (IROS), pp.2362-2367, 2008)

〈第2の例の構成〉
第2の例の構成を図23に示す。
図23において、第2の例は、歩行状態を計測する歩行状態計測部2101と、訓練中の介助動作の指令を生成しサーボ系でトレッドミルと駆動部を制御するコントローラ2102と、トレッドミルと体幹支持部と下肢駆動部とから成る駆動部2103から構成される。
駆動部は、体の移動の代替としてベルト上での運動をさせるトレッドミル2104と、体重免荷のためのハーネス等吊下げ機構を有する体幹支持部2105と、下肢に装着して下肢運動の介助を出力する下肢駆動部2106から成る。
例えば、Gait Trainerでは足部に固定し前後に動かす板を左右2個有する下肢駆動機構を備え、トレッドミルの機能を兼ねるためこれを有しないが基本構造として第2の例に属する。
Lokomatでは大腿・下腿・足部ふくむ下肢全体を支持・駆動する下肢駆動機構を備える。この駆動軸は左右計6軸である。トレッドミルも備える。
<Configuration of second example>
The configuration of the second example is shown in FIG.
In FIG. 23, a second example includes a walking state measuring unit 2101 that measures a walking state, a controller 2102 that generates a command for an assisting operation during training and controls a treadmill and a drive unit with a servo system, a treadmill, The driving unit 2103 includes a trunk support unit and a lower limb driving unit.
The drive unit includes a treadmill 2104 for exercise on a belt as an alternative to body movement, a trunk support unit 2105 having a suspension mechanism such as a harness for weight-loading, and a lower limb exercise by attaching to a lower limb. The leg driving unit 2106 outputs assistance.
For example, Gait Trainer has a lower limb drive mechanism having two left and right plates fixed to the foot and moved back and forth, and does not have this because it also functions as a treadmill, but belongs to the second example as a basic structure.
Lokomat is equipped with a lower limb drive mechanism that supports and drives the entire leg, including the thigh, lower leg, and foot. This drive shaft has a total of 6 left and right axes. Also equipped with a treadmill.

〈第2の例の処理〉
第2の例の処理は、体幹にハーネスを取り付けハーネスを上方へ牽引し免荷された状態とする。次に下肢駆動機構により下肢の動作を介助する。Gait Trainerでは足部に固定した板を交互に前後に動かし、歩行様のパターンを生じさせる。Lokomatでは、下肢駆動機構が股・膝・足の3回転軸を同期させ左右交互の動作で歩行様のパターンを生成する。特表2007−520310号公報では足先のみを駆動する。トレッドミルの速度は下肢の歩行パターンに同期するよう調整される。なお、体幹の上方への牽引には別途駆動機構を有するものもある。また、WalkTrainerでは6自由度の揺動を計測でき、それに基づき、腰および下肢の運動を介助できる。
<Processing of the second example>
The processing of the second example is performed by attaching a harness to the trunk and pulling the harness upward to release the load. Next, the movement of the lower limb is assisted by the lower limb drive mechanism. In Gait Trainer, the board fixed to the foot is moved back and forth alternately, creating a walking-like pattern. In Lokomat, the lower limb drive mechanism synchronizes the three rotation axes of the crotch, knee and foot to generate a walking-like pattern by alternating left and right movements. In Japanese translations of PCT publication 2007-520310, only the toes are driven. The treadmill speed is adjusted to synchronize with the lower limb walking pattern. In addition, there are some which have a separate drive mechanism for traction upward of the trunk. WalkTrainer can measure 6-degree-of-freedom swings, and can assist with hip and lower limb movements.

〈第2の例の作用/効果〉
第2の例の作用/効果としては、体幹をハーネス等で支持するため高い安全性、特に転倒防止効果がある。
また、体幹の姿勢保持と下肢の動作は同機構で支持・駆動することが可能なため、機能回復レベルに応じた訓練ができ、疲労が少なく長時間の訓練ができる。
<Operation / Effect of Second Example>
As an operation / effect of the second example, since the trunk is supported by a harness or the like, there is high safety, in particular, a fall prevention effect.
In addition, the posture maintenance of the trunk and the movement of the lower limbs can be supported and driven by the same mechanism, so that training can be performed according to the function recovery level, and fatigue can be reduced for a long time.

〈第2の例の問題点〉
第2の例では、第1に正しい姿勢・運動パターンを獲得しにくい問題がある。
これは免荷により足底反力が十分でないこと、体幹または下肢が常に強く拘束されていること、下肢の訓練が主で上体・腕・腰をふくむ全身を統合した訓練ができないことによる。
第2に下肢への介助動作のタイミングが適切でないという問題がある。
これは上体・腕の随意動作に対し下肢への介助動作が同期していないことによる。該タイミングは被介助者が自ら合わせる必要がある。なお、WalkTrainerでは腰の随意的運動を計測し、それを基に下肢を駆動できるとしているが、腰の随意的運動が困難な患者へは適用できない。また、機構も複雑で大掛かりである。実用化するには、自然な歩行を介助するための必要最低限の運動に絞って機構を簡素化する必要がある。
<Problem of the second example>
In the second example, the first problem is that it is difficult to obtain a correct posture / motion pattern.
This is due to the fact that the plantar reaction force is not sufficient due to unloading, that the trunk or lower limbs are always strongly restrained, and that the training of the lower limbs is the main and the whole body including the upper body, arms and waist cannot be integrated. .
Secondly, there is a problem that the timing of the assisting operation to the lower limbs is not appropriate.
This is because the assisting action to the lower limbs is not synchronized with the voluntary movements of the upper body and arms. This timing needs to be adjusted by the person being assisted. Although WalkTrainer measures voluntary movements of the hips and can drive the lower limbs based on them, it cannot be applied to patients who have difficulty in voluntary movements of the hips. In addition, the mechanism is complicated and large. In order to put it into practical use, it is necessary to simplify the mechanism by focusing on the minimum necessary movement for assisting natural walking.

(3)第3の例
〈下肢に駆動機構を装着し下肢の運動と一体となりこれを介助するもの:可搬型の装置〉
第3の例は、可搬型の装置であり下肢に駆動機構を装着し下肢の運動と一体となりこれを介助するものである。被介助者は歩行動作をしながら移動することができる。
本田技研工業(特開2009−000195号公報、特開2008−073506号公報、特開2008−017981号公報、特開2007−330299号公報、特開2007−054616号公報、特開2007−029633号公報、特開2007−020909号公報、特開2007−020672号公報、特開2007−000616号公報、特開2006−061460号公報、特開2004−344305号公報、特開2004−344304号公報、特開2003−135543号公報、特開2002−301124号公報)、芝浦工大(特開2008−220635号公報)、東京理科大(特開2008−278921号公報、特開2007−014698号公報)、電通大(特開2007−159971号公報)などの公開公報がある。
(3) Third example <Attaching a driving mechanism to the lower limb and integrating it with the movement of the lower limb to assist this: portable device>
The third example is a portable device, in which a drive mechanism is attached to the lower limb and integrated with the movement of the lower limb to assist this. The person being assisted can move while walking.
Honda Motor Co., Ltd. (JP 2009-000195 A, JP 2008-073506 A, JP 2008-017981, JP 2007-330299 A, JP 2007-054616 A, JP 2007-029633 A JP, 2007-020909, JP 2007-020672, JP 2007-000616, JP 2006-061460, JP 2004-344305, JP 2004-344304, JP-A-2003-135543, JP-A-2002-301124), Shibaura Institute of Technology (JP-A-2008-220635), Tokyo University of Science (JP-A-2008-278921, JP-A-2007-014698), The University of Electro-Communications (JP 2007-159971 A) etc. There is a publication.

〈第3の例の構成〉
第3の例の構成は、図24に示すように、歩行状態を計測する歩行状態計測部2201と、訓練中の介助動作の指令を生成しサーボ系で駆動部を制御するコントローラ2202と、下肢駆動部のみとから成る駆動部2203から構成される。本発明における車輪などを備えた移動部や体幹を支持する部分は備えていない。
下肢を駆動する下肢駆動部2206を装着し、股・膝・足の全部または一部を駆動する。上体と腕を駆動する機構も備えるものもある。筋電図センサや圧センサなど運動を計測するセンサを下肢に装着し、下肢への介助動作を対応する筋活動と同期させる。センサの代わりにモータ負荷から予測する方法もある。体幹を支持して吊り上げる機構は備えていない。
<Configuration of third example>
As shown in FIG. 24, the configuration of the third example includes a walking state measuring unit 2201 that measures a walking state, a controller 2202 that generates a command for an assisting operation during training, and controls a drive unit with a servo system, The driving unit 2203 includes only the driving unit. The moving part provided with the wheel etc. in this invention and the part which supports a trunk are not provided.
A lower limb drive unit 2206 for driving the lower limbs is attached to drive all or part of the crotch, knees, and feet. Some also have mechanisms to drive the upper body and arms. A sensor for measuring movement, such as an electromyogram sensor or a pressure sensor, is attached to the lower limb, and the assisting operation to the lower limb is synchronized with the corresponding muscle activity. There is also a method of predicting from the motor load instead of the sensor. There is no mechanism to lift the trunk while supporting it.

〈第3の例の処理〉
第3の例の処理は、下肢に配置した筋電図等のセンサ情報から下肢の筋活動または運動を計測もしくは推定する。これを基に下肢を介助するタイミングと介助量を計算し下肢駆動機構を動かす。また、下肢に直接センサを配置せず、下肢の運動を外乱とみた場合の下肢駆動機構のモータへの負荷変動から下肢の運動周期を推定し、これにもとづき下肢駆動機構を動かす方法もある。下肢駆動機構は、股・膝・足の全部または股周辺など一部の筋力をモータにより介助する。
<Process of the third example>
The process of the third example measures or estimates muscle activity or movement of the lower limb from sensor information such as an electromyogram arranged on the lower limb. Based on this, the timing and amount of assistance for the lower limbs are calculated and the lower limb drive mechanism is moved. In addition, there is a method in which the sensor is not arranged directly on the lower limbs, but the lower limbs driving mechanism is estimated based on the fluctuation of the load on the motor of the lower limb driving mechanism when the movement of the lower limbs is regarded as a disturbance, and the lower limb driving mechanism is moved based on this. The lower limb drive mechanism assists a part of muscle strength such as the whole of the crotch, knees, legs or the crotch with a motor.

〈第3の例の作用/効果〉
使用者の随意性を考慮した介助ができる。また、介助を適切に与えることで疲労が少なく長時間の運動ができる。
<Operation / effect of the third example>
Assistance in consideration of the voluntary nature of the user can be provided. In addition, by giving assistance appropriately, fatigue can be reduced and exercise can be performed for a long time.

〈第3の例の問題点〉
第3の例の問題点は適用できるのがある程度随意性の高い人に限られることである。すなわち、第1に、健常者以外の身体に麻痺のある患者に適用した場合、転倒の危険がある。これは体幹を上に吊り上げる機構を持たないことから、自分でバランスを取る必要があるためである。このため、下肢に麻痺があるなどにより転倒の危険がある場合は、療法士の監視が常に必要となる。
第2に正しい姿勢・運動パターンを獲得しにくい。これは体幹または下肢が常に強く拘束されており随意的に自由に動かせる範囲が小さいこと、上体・腕・腰をふくむ全身を統合した訓練を実施することを想定していないことによる。特に腕や下肢の動きと協調した腰の動作を介助する機構は備えていない。
<Problem of the third example>
The problem of the third example is that it can be applied only to a person who is somewhat voluntary. That is, first, when applied to a patient who has paralysis in a body other than a healthy person, there is a risk of falling. This is because it does not have a mechanism for lifting the trunk up, so it is necessary to balance it. For this reason, if there is a risk of falling due to paralysis of the lower limbs, the therapist must always be monitored.
Secondly, it is difficult to obtain the correct posture / movement pattern. This is because the trunk or lower limbs are always strongly constrained and the range in which they can freely move is small, and it is not assumed that training is performed that integrates the entire body including the upper body, arms, and waist. In particular, it does not have a mechanism to assist the movement of the hips in coordination with the movements of the arms and legs.

(4)第4の例
〈可搬型で自律的に動く台車が被介助者を誘導するもの:可搬型の装置〉
第4の例は、可搬型であり自律的に動く台車が被介助者を誘導するものである。
日立グループ(特開2001−327563号公報、特開2000−024061号公報、特開平07−184966号公報、特開平05−329186号公報、特開平09−299420号公報)、ソニー(特開平10−21618号公報)、熊谷組(特開2007−229430号公報、特開平07−184966号公報)などの公開公報がある。
(4) Fourth Example <Portable and autonomously moving cart that guides the person being assisted: Portable device>
In a fourth example, a portable and autonomously moving carriage guides the person being assisted.
Hitachi Group (JP 2001-327563 A, JP 2000-024061 A, JP 07-184966 A, JP 05-329186 A, JP 09-299420 A), Sony (JP 10-299420 A). No. 21618) and Kumagai Gumi (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-229430, Japanese Patent Laid-Open No. 07-184966).

〈第4の例の構成〉
第4の例の構成を図25に示す。
第4の例は、歩行状態を計測する歩行状態計測部2301と、訓練中の介助動作の指令を生成しサーボ系で移動部を制御するコントローラ2302と、移動部2303とから構成される。
ここで移動部は歩行器に車輪を駆動する台車のような機構を備えたものである。コントローラには地図などを内蔵し自律走行が可能である。
<Configuration of the fourth example>
The configuration of the fourth example is shown in FIG.
The fourth example includes a walking state measuring unit 2301 that measures a walking state, a controller 2302 that generates a command for an assisting operation during training and controls the moving unit with a servo system, and a moving unit 2303.
Here, the moving part is provided with a mechanism such as a carriage for driving wheels on the walker. The controller has a built-in map and can run autonomously.

〈第4の例の処理〉
第4の例の処理は、被介助者が手で歩行器のバーを握るかまたはバーに肘を置く。腰をベルトで保持するものもある。歩行器は内蔵した地図等により自律的にまたは被介助者の指示により移動し、それに誘導されて歩行を訓練する。
<Process of the fourth example>
In the process of the fourth example, the person being assisted holds the bar of the walker with his hand or puts his elbow on the bar. Some hold the waist with a belt. The walker moves autonomously by a built-in map or the like according to the instruction of the person being assisted, and is guided to train the walking.

〈第4の例の作用/効果〉
第4の例の作用/効果は、手で歩行器のバーを握るかバーに肘を置くことでまたは腰を保持することで、疲労が少なく長時間の訓練ができる。
また、台車の移動で歩行する速度や方向を誘導でき、間接的に下肢の筋活動を調整できる。すなわち速度を落とせば下肢筋活動は少なくなる。
<Operation / effect of the fourth example>
The action / effect of the fourth example is that training can be performed for a long time with less fatigue by grasping the bar of the walker by hand, placing the elbow on the bar, or holding the waist.
Moreover, the speed and direction of walking can be guided by the movement of the carriage, and the muscle activity of the lower limbs can be indirectly adjusted. In other words, lower limb muscle activity decreases if the speed is reduced.

〈第4の例の問題点〉
第4の例では、第1に腰にベルトを備えない場合転倒の危険がある。被介助者が自分でバランスを取る必要があり、療法士の監視が常に必要となる。
第2に正しい姿勢・運動パターンを獲得しにくい。被介助者の運動は健常者の運動と異なるパターンになる傾向があり、上体・腕・腰・下肢が協調的に動く動的な歩行パターンを訓練することは難しい。さらに腕固定・肘付で前かがみの姿勢になりがちでこの意味からも健常者の運動とは異なってしまい、上体・腕・腰をふくむ全身を統合した訓練を実現することが難しい。
第3に随意性を生かした訓練になっていない。これは上体・腕の随意動作に対し下肢への介助動作が同期していないこと、腕など介助不要な部位も拘束し随意的な運動ができないことによる。
<Problem of the fourth example>
In the fourth example, first, there is a risk of falling if no belt is provided on the waist. The caregiver needs to balance himself and the therapist's monitoring is always necessary.
Secondly, it is difficult to obtain the correct posture / movement pattern. The movement of the caregiver tends to have a pattern different from that of the healthy person, and it is difficult to train a dynamic walking pattern in which the upper body, arms, waist, and lower limbs move cooperatively. Furthermore, it tends to bend forward with arm fixation and elbows, and from this point of view, it is different from the exercise of healthy people, and it is difficult to realize training that integrates the whole body including the upper body, arms, and waist.
Thirdly, it is not a training that takes advantage of voluntaryness. This is because the assistance operation to the lower limbs is not synchronized with the voluntary movement of the upper body and the arm, and the part that does not require assistance such as the arm is also restrained and the voluntary movement cannot be performed.

このように、第1の例では、転倒の危険があることで、被介助者が自らバランスを取る必要があり、療法士の監視が常に必要である。また、前かがみの姿勢になりがちで正しい姿勢・運動パターンを獲得しにくいため、療法士の適切な介助と指導が必要である。また、疲労が大きく長時間の訓練が難しいことがある。静的な歩行に対する動的な歩行を訓練することはできない。
また、第2の例では、第1に正しい姿勢・運動パターンを獲得しにくい問題がある。これは免荷により足底反力が十分でないこと、体幹または下肢が常に強く拘束されていること、下肢の訓練が主で上体・腕・腰をふくむ全身を統合した訓練ができないことによる。
第2に下肢への介助動作のタイミングが適切でないという問題がある。これは上体・腕の随意動作に対し下肢への介助動作が同期していないことによる。該タイミングは被介助者が自ら合わせる必要がある。なお、WalkTrainerでは腰の随意的運動を計測し、それを基に下肢を駆動できるとしているが、腰の随意的運動が困難な患者へは適用できない。また、機構も複雑で大掛かりである。実用化するには、自然な歩行を介助するための必要最低限の運動に絞って機構を簡素化する必要がある。
第3に装置が据え置き型で大掛かりである問題がある。
また、第3の例では、適用できるのがある程度随意性の高い人に限られるのが問題である。
すなわち、第1に、健常者以外の身体に麻痺のある患者に適用した場合、転倒の危険がある。これは体幹を上に吊り上げる機構を持たないことから、自分でバランスを取る必要があるためである。このため、下肢に麻痺があるなどにより転倒の危険がある場合は、療法士の監視が常に必要となる。
第2に正しい姿勢・運動パターンを獲得しにくい。これは体幹または下肢が常に強く拘束されており随意的に自由に動かせる範囲が小さいこと、上体・腕・腰をふくむ全身を統合した訓練を実施することを想定していないことによる。特に腕や下肢の動きと協調した腰の動作を介助する機構は備えていない。
また、第4の例では、第1に腰にベルトを備えない場合転倒の危険がある。被介助者が自分でバランスを取る必要があり、療法士の監視が常に必要となる。
第2に正しい姿勢・運動パターンを獲得しにくい。被介助者の運動は健常者の運動と異なるパターンになる傾向があり、上体・腕・腰・下肢が協調的に動く動的な歩行パターンを訓練することは難しい。さらに腕固定・肘付で前かがみの姿勢になりがちでこの意味からも健常者の運動とは異なってしまい、上体・腕・腰をふくむ全身を統合した訓練を実現することが難しい。
第3に随意性を生かした訓練になっていない。これは上体・腕の随意動作に対し下肢への介助動作が同期していないこと、腕など介助不要な部位も拘束し随意的な運動ができないことによる。
As described above, in the first example, due to the risk of falling, the care recipient needs to balance himself / herself and always needs to be monitored by the therapist. In addition, since it tends to bend forward and it is difficult to obtain the correct posture and movement pattern, appropriate assistance and guidance from the therapist is required. Also, fatigue may be large and long-term training may be difficult. It is not possible to train dynamic walking against static walking.
In the second example, the first problem is that it is difficult to acquire a correct posture / motion pattern. This is due to the fact that the plantar reaction force is not sufficient due to unloading, that the trunk or lower limbs are always strongly restrained, and that the training of the lower limbs is the main and the whole body including the upper body, arms and waist cannot be integrated. .
Secondly, there is a problem that the timing of the assisting operation to the lower limbs is not appropriate. This is because the assisting action to the lower limbs is not synchronized with the voluntary movements of the upper body and arms. This timing needs to be adjusted by the person being assisted. Although WalkTrainer measures voluntary movements of the hips and can drive the lower limbs based on them, it cannot be applied to patients who have difficulty in voluntary movements of the hips. In addition, the mechanism is complicated and large. In order to put it into practical use, it is necessary to simplify the mechanism by focusing on the minimum necessary movement for assisting natural walking.
Thirdly, there is a problem that the apparatus is stationary and large-scale.
In the third example, the problem is that it can be applied only to a person with a certain degree of voluntaryness.
That is, first, when applied to a patient who has paralysis in a body other than a healthy person, there is a risk of falling. This is because it does not have a mechanism for lifting the trunk up, so it is necessary to balance it. For this reason, if there is a risk of falling due to paralysis of the lower limbs, the therapist must always be monitored.
Secondly, it is difficult to obtain the correct posture / movement pattern. This is because the trunk or lower limbs are always strongly constrained and the range in which they can freely move is small, and it is not assumed that training is performed that integrates the entire body including the upper body, arms, and waist. In particular, it does not have a mechanism to assist the movement of the hips in coordination with the movements of the arms and legs.
In the fourth example, first, there is a risk of falling if no belt is provided on the waist. The caregiver needs to balance himself and the therapist's monitoring is always necessary.
Secondly, it is difficult to obtain the correct posture / movement pattern. The movement of the caregiver tends to have a pattern different from that of the healthy person, and it is difficult to train a dynamic walking pattern in which the upper body, arms, waist, and lower limbs move cooperatively. Furthermore, it tends to bend forward with arm fixation and elbows, and from this point of view, it is different from the exercise of healthy people, and it is difficult to realize training that integrates the whole body including the upper body, arms, and waist.
Thirdly, it is not a training that takes advantage of voluntaryness. This is because the assistance operation to the lower limbs is not synchronized with the voluntary movement of the upper body and the arm, and the part that does not require assistance such as the arm is also restrained and the voluntary movement cannot be performed.

〈従来技術の問題点〉
以上より、従来技術には下記のような(イ)〜(ホ)の問題があった。
(イ) 転倒の危険がある。
自分でバランスを取る必要があるが、バランス機能が衰えている被介助者には適用できない。また療法士の監視が常に必要となる。
(ロ) 正しい姿勢・運動パターンを獲得しにくい。
これは体幹または下肢が常に強く拘束されていること、免荷により足底反力が十分でないこと、歩行パターンが静的であり健常者が通常の歩行で行う動的な歩行パターンを訓練することが難しいこと、腕固定・肘付で前かがみの姿勢になりがちであること、上体・腕・腰をふくむ全身を統合した訓練が実現できないことのいずれかによる。
(ハ) 随意性を生かした訓練になっていない。
これは上体と腕の随意動作と下肢への介助動作が同期していないこと、介助が不要な部位も拘束しているため随意的な運動ができないことによる。
(ニ) 疲労が大きく長時間の訓練ができない。
(ホ) 装置が据え置き型で大掛かり。
<Problems of conventional technology>
From the above, the prior art has the following problems (a) to (e).
(B) There is a risk of falling.
It is necessary to balance by yourself, but it cannot be applied to a caregiver who has a weak balance function. Also, the therapist's monitoring is always necessary.
(B) It is difficult to acquire the correct posture and movement pattern.
This is because the trunk or lower limbs are always strongly restrained, the plantar reaction force is not enough due to unloading, and the walking pattern is static and the dynamic walking pattern that a normal person performs in normal walking is trained This is because it is difficult to do this, or the posture tends to bend forward with arm fixation and elbows, or the integration of the whole body including the upper body, arms and waist cannot be realized.
(C) The training is not based on voluntaryness.
This is because the voluntary movements of the upper body and the arm and the assistance operation to the lower limbs are not synchronized, and a part that does not require assistance is also restrained, so that the voluntary movement cannot be performed.
(D) Extensive fatigue prevents long training.
(E) The equipment is stationary and large.

〈本発明の目的〉
したがって、本発明の目的は上記の(イ)〜(ホ)の問題点をすべて解決するためになされたもので、次の(ヘ)〜(ヌ)ができる介助ロボットを提供することにある。
(ヘ) 高い安全性。特に転倒を防止する。
すなわち、バランスが崩れるなど転倒時には機械が被介助者の運動を拘束できることである。
(ト) 静的歩行パターンから動的歩行パターンまでを介助する。
すなわち、体幹・下肢は転倒時以外拘束されないこと、足底反力が十分であること、健常者による通常の歩行パターンである動的な歩行パターンが訓練できること、前かがみでない正しい姿勢を保てること、上体・腕・腰の全身の動きを統合した訓練できることである。
(チ) 残存する随意性を生かす。
すなわち、上体・腕の随意動作と下肢への介助動作が同期すること、介助不要な部位は拘束せず随意的に運動できることである。
(リ) 疲労が少なく長時間の訓練ができること。
(ヌ) 大掛かりでなく移動式の歩行訓練が可能であること。
<Object of the present invention>
Accordingly, an object of the present invention is to solve all of the above problems (a) to (e) and to provide an assistance robot capable of performing the following (f) to (nu).
(F) High safety. In particular, to prevent falls.
That is, the machine can restrain the movement of the person being assisted during a fall, such as when the balance is lost.
(G) Assist from static walking patterns to dynamic walking patterns.
In other words, the trunk and lower limbs are not restrained except during a fall, the plantar reaction force is sufficient, the dynamic walking pattern that is a normal walking pattern by a healthy person can be trained, the correct posture without bending forward can be maintained, It is possible to train with integrated movements of the upper body, arms and waist.
(H) Utilize the remaining voluntary nature.
That is, the voluntary movement of the upper body / arm and the assisting action to the lower limb are synchronized, and the part that does not require assistance can be arbitrarily exercised without being constrained.
(Li) Able to train for a long time with little fatigue.
(Nu) Mobile walking training is possible, not large scale.

特開2008−073506号公報JP 2008-073506 A 特開2009−000195号公報JP 2009-000195 A 特開2001−327563号公報JP 2001-327563 A

本発明は、以上の点に鑑み、上記従来例を改良して被介助者が自力で容易に装着して歩行訓練できる歩行介助装置を提供することをその課題としている。   This invention makes it the subject to improve the said prior art in view of the above point, and to provide the walk assistance apparatus which a care receiver can mount | wear easily by oneself and can carry out walking training.

上記課題を解決するために、本願第1発明は歩行介助ロボットに係り、被介助者の身体に装着して前記被介助者の歩行を訓練する駆動部と、
前記被介助者の体幹の運動を計測するセンサ、下肢の運動を計測するセンサ、および腕の振りを計測するセンサを備えた歩行状態計測部と、
前記各センサの計測結果から前記被介助者が転倒するか否かを判定し、「転倒」と判断した場合にはこれを防ぐ指令を生成し、また「転倒でない」と判断した場合には通常訓練としての指令を生成し、生成した前記指令を前記駆動部のサーボ系に与えてこれを制御するコントローラと、
を有する歩行介助ロボットであって、
前記駆動部が、前記被介助者の前後・左右旋回への身体全体の移動を介助または抑制し、かつ前記被介助者の腰の横移動を含む揺動に関して介助または抑制する独立二輪駆動の駆動輪を備えた移動部と、
前記被介助者の腰の旋回を含む揺動に関して介助または拘束し、かつ前記被介助者の腕の振りを入力する腕振り入力部による入力を介助または抑制する体幹支持部と、
前記被介助者の股・膝・足の関節まわりの下肢の運動を介助または抑制する下肢駆動部を有することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the first invention of the present application relates to a walking assistance robot, and a driving unit that is attached to the body of a person being assisted and trained to walk the person being assisted;
A walking state measuring unit comprising a sensor that measures the trunk movement of the care recipient, a sensor that measures the movement of the lower limbs, and a sensor that measures the swing of the arm;
It is determined from the measurement results of each sensor whether or not the caregiver falls, and if it is determined to be “falling”, a command to prevent this is generated, and if it is determined that “not to fall”, it is normal A controller for generating a command as training, and giving the generated command to the servo system of the drive unit to control it;
A walking assistance robot having
Independent two-wheel drive drive in which the drive unit assists or suppresses the movement of the entire person in the back-and-forth / left-right turn of the person being assisted and suppresses or assists with respect to swinging including lateral movement of the person being assisted by the waist A moving part with a ring;
A trunk support unit that assists or restrains the swing including turning of the person being assisted, and assists or suppresses input by an arm swing input unit that inputs the swing of the person being assisted;
It has a lower limb drive section that assists or suppresses the movement of the lower limbs around the hip, knee and foot joints of the person being assisted.

本願第2発明は、第1発明の歩行介助ロボットにおいて、前記移動部が、独立2輪の駆動輪を有しており、電源と制御部分を内蔵する車体から成り、前記体幹支持部が、前記車体に連結されて、前記被介助者の体幹の腰部を支持して腰誘導のための水平軸方向の回転駆動軸を有し、前記腕の振り入力部が、前記体幹支持部に連結されて、前記被介助者の腕の振りを入力し、前記下肢駆動部が、前記体幹支持部に連結されて、前記被介助者の下肢を駆動し、さらに、前記体幹支持部に連結されて、前記被介助者の股を下から支持する股下支持部を有することを特徴としている。   The second invention of the present application is the walking assistance robot according to the first invention, wherein the moving unit has two independent drive wheels, and includes a vehicle body incorporating a power source and a control part. Connected to the vehicle body, supporting a waist portion of the trunk of the person being assisted and having a rotational drive shaft in the horizontal axis direction for waist guidance, and the swing input portion of the arm is connected to the trunk support portion Connected to input the swing of the person being assisted, the lower limb drive unit is connected to the trunk support unit to drive the lower limb of the person being assisted, and further to the trunk support unit It is connected and has a crotch support part which supports the said assistant's crotch from the bottom.

本願第3発明は、第発明の歩行介助ロボットにおいて、前記体幹支持部が、前記移動部に水平軸方向の回転駆動するギアとモータを介して連結し、前記被介助者の腰を左右から支持し体幹を後方から支持する二股部材を前記水平軸の先端に有し、
前記下肢駆動部が、前記体幹支持部の前記二股部材に前記被介助者の左右の下肢をそれぞれ独立に駆動する一対のギアとモータを介して連結されて、かつ前記歩行状態計測部のセンサとアンプを搭載することを特徴としている。
According to a third invention of the present application, in the walking assistance robot according to the first invention, the trunk support unit is connected to the moving unit via a motor that rotates in the horizontal axis direction, and a motor, and the waist of the person being assisted is A bifurcated member that supports the trunk from behind and is supported at the tip of the horizontal axis,
The lower limb drive unit is connected to the bifurcated member of the trunk support unit via a pair of gears and a motor that independently drive the left and right lower limbs of the person being assisted, and the sensor of the walking state measurement unit And is equipped with an amplifier.

本願第4発明は、第発明の歩行介助ロボットにおいて、前記股下支持部が、前記体幹支持部に結合されて、その先端が前記被介助者の股下に配置し前記被介助者の股が沈下した際にこれを支持する支持部材と、前記支持部材に前記被介助者の腰の動作を計測するセンサと下肢の大腿の前後左右上下の動作を計測するセンサを備え、前記体幹支持部の前記被介助者の腰の動きを計測するセンサを備えた腰揺動計測部を備え、前記被介助者の上肢の動きを計測するセンサを備えた入力部を備えたことを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the walking assistance robot according to the second aspect of the invention, the crotch support portion is coupled to the trunk support portion, and a tip thereof is disposed in the crotch of the person being assisted. A support member that supports the trunk when it sinks, a sensor that measures the hip movement of the person being assisted in the support member, and a sensor that measures the front / rear / left / right / up / down movement of the lower limb thigh, And a waist swing measuring unit provided with a sensor for measuring the waist movement of the person being assisted, and an input part having a sensor for measuring the movement of the upper limb of the person being assisted.

本願第5発明は、第1発明の歩行介助ロボットにおいて、前記コントローラが、以下のステップ(1)および(2)を実行することを特徴としている。
(1)予め定めておいた各計測値の閾値aと、前記歩行状態計測部において取得された各計測値xを基に、それに対応する閾値aの80%(0.8*a)と閾値aとを各計測値xと比較して、次の(イ)〜(ハ)のいずれかの判定をするステップと、
(イ)いずれのセンサ値xも|x|<0.8aを満たすなら、「前記介助動作を継続」と判定する。
(ロ)いずれかのセンサ値xが、a>|x|>=0.8aなら、「前記介助動作を抑制」と判定する。
(ハ)さらに、いずれかのセンサ値xが|x|>=aなら、「前記駆動部の動作を一時停止」と判定する。
(2)上記判定結果を前記駆動部へ指令するステップ。
The fifth invention of the present application is characterized in that, in the walking assistance robot of the first invention, the controller executes the following steps (1) and (2).
(1) Based on the predetermined threshold value a of each measurement value and each measurement value x acquired in the walking state measurement unit, 80% (0.8 * a) of the corresponding threshold value a and the threshold value comparing a with each measured value x and determining any of the following (A) to (C);
(A) If any sensor value x satisfies | x | <0.8a, it is determined that “the assistance operation is continued” .
(B) If any sensor value x is a> | x |> = 0.8a, it is determined that “the assisting operation is suppressed” .
(C) Further, if any one of the sensor values x is | x |> = a, it is determined that the operation of the driving unit is temporarily stopped” .
(2) A step of commanding the determination result to the drive unit.

本願第6発明は、第1発明の歩行介助ロボットにおいて、前記コントローラが、以下のステップ(1)〜(4)を実行することを特徴としている。
(1)一時停止の判断の閾値として誤判別確率の目標値から対応する判別スコアを求め、これを閾値aと予め定めるステップと、
(2)前記歩行状態計測部において取得された各計測値xを基に、該計測値の判別スコアcを求めるステップと、
(3)各計測値xに対応する閾値aの80%(0.8*a)と前記閾値aとを前記各計測値xに対応する判別スコアcと比較して次の(イ)〜(ハ)のいずれかの判定をするステップと、
(イ) ||<0.8aを満たすなら、「前記介助動作を継続」と判定する。
(ロ) a>||>=0.8aなら、「前記介助動作を抑制」と判定する。
(ハ) ||>=aなら、「前記駆動部の動作を一時停止」と判定する。
(4)上記判定結果を前記駆動部へ指令するステップ。
The sixth invention of the present application is characterized in that, in the walking assistance robot of the first invention, the controller executes the following steps (1) to (4).
(1) determining a corresponding discrimination score from a target value of misclassification probability as a threshold value for judgment of pause, and predetermining this as a threshold value a;
(2) obtaining a discrimination score c of the measurement value based on each measurement value x acquired in the walking state measurement unit;
(3) 80% (0.8 * a) of the threshold value a corresponding to each measurement value x and the threshold value a are compared with the discrimination score c corresponding to each measurement value x , and the following (a) to (a): A step of determining any of (c),
(A) If | c | <0.8a is satisfied, it is determined that “the assistance operation is continued” .
(B) If a> | c |> = 0.8a, it is determined that “the assisting action is suppressed” .
(C) If | c |> = a, it is determined that the operation of the drive unit is temporarily stopped” .
(4) Commanding the determination result to the drive unit.

本願第7発明は、第1発明の歩行介助ロボットにおいて、前記コントローラが、以下のステップ(1)〜(3)を実行することを特徴としている。
(1)注目する特徴に関する計測値を予め選定し、それら計測値の各閾値aを設定するステップ、
(2)前記歩行状態計測部において取得された計測値を基に、前記計測値に対応する閾値aを前記各計測値xと比較して、次の(イ)〜(ハ)のいずれかの判定をするステップと、
(イ) 今回の計測値xがすべてその閾値aに応じて|x|>aを満たすなら、「前記駆動部の動作を一時停止」と判定する。
(ロ) (イ)でなければ、今回の計測値のうち少なくとも1個が|x|>0.8aを満たすなら、「前記介助動作を抑制」と判定する。
(ハ) (ロ)でなければ、「前記介助動作を継続」と判定する。
(3)上記判定結果を前記駆動部へ指令するステップ。
The seventh invention of the present application is characterized in that, in the walking assistance robot of the first invention, the controller executes the following steps (1) to (3).
(1) a step of selecting in advance measurement values relating to the feature of interest and setting each threshold value a of the measurement values;
(2) Based on the measurement value acquired in the walking state measurement unit, the threshold value a corresponding to the measurement value is compared with each measurement value x, and any one of the following (A) to (C) A step of making a decision;
(A) If all the current measurement values x satisfy | x |> a according to the threshold value a, it is determined that the operation of the drive unit is temporarily stopped” .
(B) If not (i), if at least one of the current measured values satisfies | x |> 0.8a, it is determined that “the assisting operation is suppressed” .
(C) If not (b), it is determined that “the assistance operation is continued” .
(3) A step of commanding the determination result to the drive unit.

本願第8発明は、第1発明の歩行介助ロボットにおいて、前記コントローラが、以下のステップ(1)〜(3)を実行することを特徴としている。
(1)前記歩行状態計測部において取得された現在および過去のセンサ情報を基に、各計測値の移動平均σと標準偏差sdを求めるステップ、
(2)少なくとも1つの計測値において、今回の当該計測値xと前記移動平均σとの差の絶対値|x−σ|と前記標準偏差sdとを比較して、次の(イ)〜(ハ)のいずれかの判定をするステップと、
(イ)|x−σ|<sdなら、「前記介助動作を継続」と判定する。
(ロ) 2sd>|x−σ|>=sdなら、「前記介助動作を抑制」と判定する。
(ハ)|x−σ|>=2sdなら、「前記駆動部の動作を一時停止」と判定する。
(3)上記判定結果を前記駆動部へ指令するステップ。
The eighth invention of the present application is the walking assistance robot of the first invention, wherein the controller executes the following steps (1) to (3).
(1) A step of obtaining a moving average σ and a standard deviation sd of each measurement value based on current and past sensor information acquired by the walking state measurement unit;
(2) In at least one measurement value, the absolute value | x−σ | of the difference between the current measurement value x and the moving average σ is compared with the standard deviation sd. A step of determining any of (c),
(A) If | x−σ | <sd, it is determined that “the assistance operation is continued” .
(B) If 2sd> | x−σ |> = sd, it is determined that “the assisting action is suppressed” .
(C) If | x−σ |> = 2sd, it is determined that the operation of the driving unit is temporarily stopped” .
(3) A step of commanding the determination result to the drive unit.

本願第9発明は、第5〜第8発明のいずれか1つの歩行介助ロボットにおいて、前記コントローラが、
(1)動作を抑制と判定した場合、次の(イ)〜(ホ)の1つ以上を行わせ、
(イ)前記移動部の移動速度を低下させ、
(ロ)前記移動部と体幹支持部による腰揺動の速度を低下させ、
(ハ)前記股下支持部の回転軸の粘性を上げ、
(ニ)前記腕振り入力部において被介助者の手腕で把持する部材の動作の粘性を上げ、
(ホ)前記下肢駆動部の下肢運動の速度を低下させ、
(2)動作を一時停止と判定した場合、次の(へ)〜(ヌ)の1つ以上を行わせ、
(ヘ)前記移動部の移動を停止させ、
(ト)前記移動部と体幹支持部による腰揺動を停止させ、
(チ)前記股下支持部の回転を固定し、
(リ)前記腕振り入力部において被介助者の手腕で把持する部材の動作を固定し、
(ヌ)前記下肢駆動部の下肢運動を停止させ、
(3)動作を継続と判定した場合、次の(ル)を行わせる
(ル)前記被介助者の腰の前額面内旋回・横方向移動の2次元の揺動を介助するよう、前記腕振り入力部への入力を基に前記被介助者の歩行周期を推定しこれに同期して、前記駆動部の移動部と前記体幹支持部と前記下肢駆動部とを協調して動作させる。
ことを特徴としている。
The ninth invention of the present application is the walking assistance robot according to any one of the fifth to eighth inventions , wherein the controller is
(1) If it is determined that the operation is suppressed, one or more of the following (A) to (E) are performed,
(A) Decreasing the moving speed of the moving part,
(B) Decreasing the speed of hip swinging by the moving part and trunk support part,
(C) Increasing the viscosity of the rotation shaft of the crotch support part,
(D) Increasing the viscosity of the movement of the member gripped by the hand of the person being assisted in the arm swing input unit;
(E) Decrease the speed of the lower limb movement of the lower limb drive unit,
(2) If the operation is determined to be paused, perform one or more of the following (to) to (nu),
(F) Stop the movement of the moving part,
(G) Stop hip swinging by the moving part and trunk support part,
(H) fixing the rotation of the crotch support part,
(I) fixing the movement of the member gripped by the hand of the person being assisted in the arm swing input unit;
(Nu) Stop the lower limb movement of the lower limb drive unit,
(3) When it is determined that the operation is to be continued , the next (Le) is performed. (Le) The arm so as to assist the two-dimensional swinging of the hip of the person being assisted in the frontal plane and the lateral movement. Based on the input to the swing input unit, the walking period of the person being assisted is estimated, and in synchronization with this, the moving unit of the driving unit, the trunk support unit, and the lower limb driving unit are operated in a coordinated manner.
It is characterized by that.

本願第10発明は、第発明の歩行介助ロボットにおいて、
前記腕振り入力部が、前記被介助者の手で把持するための腕の振り入力バーと、該腕の振り入力バーを前記体幹支持部に結合する回転軸と、該回転軸に角度センサとブレーキとを有し、該ブレーキにより前記腕の振り入力バーの動きを制限することで前記腕の振りを抑制することを特徴としている。
The tenth invention of the present application is the walking assistance robot of the fourth invention,
The arm swing input unit includes an arm swing input bar for gripping with the hand of the person being assisted, a rotation shaft that couples the arm swing input bar to the trunk support unit, and an angle sensor connected to the rotation shaft. And a brake, and the movement of the arm swing input bar is restricted by the brake to suppress the swing of the arm.

本願第11発明は、第発明の歩行介助ロボットにおいて、
前記股下支持部が、トーションバーを介して前記体幹支持部に結合され、角度センサとブレーキとを同軸上に備え、前記角度センサにより前記腰を支持する部材の姿勢を計測し、圧力・加速度・接触圧のいずれかを計測するセンサを前記腰を支持する部材の前記回転軸付近の複数箇所に備え、腰の前額面内旋回・横方向移動の2次元の揺動と負荷を計測し、前記ブレーキにより前記腰を支持する部材の姿勢変化を拘束することを特徴としている。
The eleventh invention of the present application is the walking assistance robot of the fourth invention,
The crotch support unit is coupled to the trunk support unit via a torsion bar, and includes an angle sensor and a brake coaxially, and measures the posture of a member that supports the waist by the angle sensor, and pressure / acceleration・ A sensor for measuring any one of the contact pressures is provided at a plurality of locations near the rotation axis of the member that supports the waist, and the two-dimensional swing and load of the waist in the frontal plane turning and lateral movement are measured, It is characterized by restraining the posture change of the member that supports the waist by the brake.

本願第12発明は、第発明の歩行介助ロボットにおいて、
前記腰揺動計測部が、
被介助者の体幹の前方に備えた腰ベルトと
前記腰ベルトおよび前記体幹支持部材に備えた各エアバッグと、
前記コントローラからの指令により前記各エアバッグの圧を調整する圧力制御器と、
前記エアバッグの各表面に配置された圧センサとを備えて成ることを特徴としている。
The twelfth invention of the present application is the walking assistance robot of the fourth invention,
The waist swing measurement unit is
A waist belt provided in front of the trunk of the person being assisted ,
Each airbag provided to the waist belt and the trunk support member;
A pressure controller that adjusts the pressure of each airbag according to a command from the controller;
And a pressure sensor disposed on each surface of the airbag.

本願第13発明は、第5〜第8発明、第12発明のいずれか1つの歩行介助ロボットにおいて、前記コントローラが、
前記動作を継続と判定した場合、前記エアバッグの圧力を減らしかつ前記腰揺動計測部にて計測した前記圧センサの計測値にしたがって柔軟制御を実施するよう前記下肢駆動部への指令を生成し、
前記動作を抑制と判定した場合、前記エアバッグの圧力を増やしかつ柔軟制御を抑制するよう前記下肢駆動部への指令を生成し、
前記動作を一時停止と判定した場合、前記エアバッグの圧力をさらに増やしかつ柔軟制御を停止するよう前記下肢駆動部への指令を生成することを特徴としている。
The thirteenth invention of the present application is the walking assistance robot according to any one of the fifth to eighth inventions and the twelfth invention , wherein the controller is
If it is determined that the operation is to be continued , a command is generated to the lower limb drive unit so as to reduce the pressure of the airbag and perform flexible control according to the measurement value of the pressure sensor measured by the waist swing measurement unit. And
If the action is determined to be suppressed, generate a command to the lower limb drive unit to increase the pressure of the airbag and suppress flexible control,
When the operation is determined to be paused, a command to the lower limb drive unit is generated so as to further increase the pressure of the airbag and stop the flexible control.

本願第14発明は、第12又は第13発明の歩行介助ロボットにおいて、
前記移動部が、前記駆動輪によるその場での旋回機能を有し、かつ、前記圧センサで計測した圧情報を基にばね・ダンパ系で構成される柔軟モデルを実現する柔軟制御で表現される機構を有するかのごとく前記旋回機能が左右への旋回を行うことを特徴としている。
The 14th invention of the present application is the walking assistance robot of the 12th or 13th invention,
The moving part has an on-site turning function by the driving wheel and is expressed by flexible control that realizes a flexible model composed of a spring / damper system based on pressure information measured by the pressure sensor. The turning function turns left and right as if it had a mechanism.

本願第15発明は、第14発明の歩行介助ロボットにおいて、
前記移動部が、前記圧センサで左にかかる圧p1と右にかかる圧p2の各検出を行い、左右の圧力差p1−p2を基に前記移動部の旋回中心に対するトルクTを求め、前記トルクと前記柔軟モデルから旋回角度θを求め、前記移動部旋回指令値θを基に前記移動部の各駆動輪を駆動することを特徴としている。
The fifteenth invention of the present application is the walking assistance robot of the fourteenth invention,
The moving unit detects the pressure p1 applied to the left and the pressure p2 applied to the right by the pressure sensor, obtains a torque T with respect to the turning center of the moving unit based on a pressure difference p1-p2 between the left and right, and The turning angle θ is obtained from the flexible model, and each driving wheel of the moving unit is driven based on the moving unit turning command value θ.

本願第16発明は、第発明の歩行介助ロボットにおいて、
前記体幹支持部が、
前記移動部に支持されて、いずれも水平平面内で動作する第1平行リンクと第2平行リンクを備え、かついずれのリンクも各1個の駆動モータで独立に駆動され、
前記被介助者の体幹を前記第1平行リンクで横方向の直進移動を、前記第2平行リンクで水平面内の旋回を介助し
前記第1平行リンクの動作と同期して前後方向に移動しかつ前記第1平行リンクの動きで生じる前後方向の動きを打ち消すように移動する移動部の動きにより横方向の直進移動を実現することを特徴としている。
The 16th invention of the present application is the walking assistance robot of the 1st invention,
The trunk support part is
Supported by the moving unit, each of which includes a first parallel link and a second parallel link that operate in a horizontal plane, and each link is independently driven by one drive motor,
Assisting the trunk of the person being assisted with the first parallel link in the lateral direction , turning the second parallel link in a horizontal plane,
Realizing a rectilinear movement in the lateral direction by the movement of the moving unit that moves in the front-rear direction in synchronization with the operation of the first parallel link and moves to cancel the movement in the front-rear direction caused by the movement of the first parallel link. It is characterized by.

本願第17発明は、第16発明の歩行介助ロボットにおいて、
前記コントローラが、前記駆動部内の前記移動部と前記体幹支持部と前記下肢駆動部とを協調して動作させる際、被介助者の腰の動きが足の接地状態に応じて変化することに着目して被介助者の足の接地状態に応じて、
(1)立脚中期(右脚接地)には、腰の水平面での左旋回と前額面での左旋回と右側方へ揺動に対する介助動作を同時に実行し、
(2)立脚中期(左脚接地)には、腰の水平面での右旋回と前額面での右旋回と左側方へ揺動に対する介助動作を同時に実行し、
(3)両脚支持期においては、
(イ)直前の立脚中期が左脚接地であれば水平面での左旋回と前額面での左旋回と側方揺動が無いことに対する介助動作を実行し、
(ロ)直前の立脚中期が右脚接地であれば水平面での右旋回と前額面での右旋回と側方揺動が無いことに対する介助動作を実行すること
を特徴としている。
The 17th invention of the present application is the walking assistance robot of the 16th invention,
When the controller operates the moving unit, the trunk support unit, and the lower limb driving unit in the driving unit in a coordinated manner, the waist movement of the person being assisted changes according to the ground contact state of the foot. Pay attention to the ground contact state of the person being assisted,
(1) During the middle stage of stance (right leg ground contact), the left turn on the hip horizontal plane, the left turn on the front face, and the assisting action for swinging to the right side are executed simultaneously.
(2) During the middle stage of stance (left leg ground contact), simultaneously perform a right turn on the horizontal surface of the waist, a right turn on the frontal face and a swinging motion to the left,
(3) During both legs support period
(A) If the middle stage of the stance is the left leg ground contact, the left turn on the horizontal plane, the left turn on the front face, and the absence of side swing,
(B) If the immediately preceding middle stance is the right leg ground contact, it is characterized in that an assist operation is performed for a right turn on the horizontal plane, a right turn on the frontal plane, and no side swing.

本願第18発明は、第5〜第8発明、第12発明のいずれか1つの歩行介助ロボットにおいて、
前記コントローラが、
前記腕振り入力部への入力値である前記被介助者が手で把持する前記腕の振り入力バーの回転角度において、一方の腕と同側の下肢とにおいて互いの前後の振り動作の位相が180度ずれるように、前記駆動部への指令を生成することを特徴としている。
The eighteenth invention of the present application is the walking assistance robot according to any one of the fifth to eighth inventions and the twelfth invention .
The controller is
At the rotation angle of the swing input bar of the arm that is held by the caregiver, which is an input value to the arm swing input unit , the phase of the swing motions of the front and back of each other is between one arm and the lower limb on the same side. A command to the drive unit is generated so as to be shifted by 180 degrees.

本願第19発明は、第1発明の歩行介助ロボットにおいて、
被介助者の身体に装着して前記被介助者の歩行を訓練する駆動部と、
前記被介助者の体幹の運動を計測するセンサ、下肢の運動を計測するセンサ、および腕の振りを計測するセンサを備えた歩行状態計測部と、
前記各センサの計測結果から前記被介助者が転倒するか否かを判定し、「転倒」と判断した場合にはこれを防ぐ指令を生成し、また「転倒でない」と判断した場合には通常訓練としての指令を生成し、生成した前記指令を前記駆動部のサーボ系に与えてこれを制御するコントローラと、を有する歩行介助ロボットであって、
前記駆動部が、前記被介助者の前後・左右旋回への身体全体の移動を介助または抑制し、かつ前記被介助者の腰の揺動の一部を介助または抑制する独立二輪駆動の駆動輪を備えた車両から成る移動部と、
前記被介助者の腰の揺動の他の一部を介助または拘束し、かつ前記被介助者の腕の振りを入力する腕振り入力部による入力を介助または抑制する体幹支持部と、
前記被介助者の股・膝・足の関節まわりの下肢の運動を介助または抑制する下肢駆動部と、
前記体幹支持部に連結されて前記被介助者の股を下から支持する股下支持部を有を有し、
前記駆動輪は前記車両の両側に設けられて、倒立制御が実施され、
前記体幹支持部は回転軸とその先端が二股に分かれた形状をし、当該二股の間に前記被介助者の腰が固定され、前記回転軸の反対側が前記車両に取り付けられ、
前記腕振り入力部が前記二股部分にそれぞれ設けられ、
前記下肢駆動部は、前記被介助者の大腿を囲う枠体と、前記枠体内に取り付けられ大腿の前後を押さえるエアバッグと、前記枠体を前記被介助者の股関節を中心にして揺動させる揺動部材と、前記揺動部材を揺動させるモータとを備え、前記モータを前記体幹支持部に取り付け、
前記股下支持部は、腰ベルトと大腿ベルトと前記両ベルト間を繋ぐ連結ベルトで前記被介助者の腰部を支持し、前記腰ベルトを、角度センサ付き水平面内回転軸と角度センサ・ブレーキ付き垂直面内回転軸とを介して前記体幹支持部に取り付けることを特徴としている。
The nineteenth invention of the present application is the walking assistance robot of the first invention ,
A drive unit that is worn on the body of the person being assisted and trained to walk the person being assisted;
A walking state measuring unit comprising a sensor that measures the trunk movement of the care recipient, a sensor that measures the movement of the lower limbs, and a sensor that measures the swing of the arm;
It is determined from the measurement results of each sensor whether or not the caregiver falls, and if it is determined to be “falling”, a command to prevent this is generated, and if it is determined that “not to fall”, it is normal A walking assistance robot having a controller for generating a command as training, and providing the generated command to a servo system of the drive unit to control the command,
An independent two-wheel drive drive wheel in which the drive unit assists or suppresses the movement of the entire person in the forward / backward / left / right turn of the person being assisted and also assists or suppresses part of the swing of the person's waist. A moving part comprising a vehicle with
A trunk support unit that assists or restrains another part of the person's waist swing and assists or suppresses input by an arm swing input unit that inputs the swing of the person being assisted;
A lower limb drive unit that assists or suppresses the movement of the lower limbs around the hip, knee, and foot joints of the person being assisted;
It has a crotch support part connected to the trunk support part to support the crotch of the person being assisted from below,
The drive wheels are provided on both sides of the vehicle, and inverted control is performed.
The trunk support portion has a shape in which the rotation shaft and its tip are divided into two forks, the waist of the care recipient is fixed between the forks, and the opposite side of the rotation shaft is attached to the vehicle,
The arm swing input part is provided in the bifurcated part,
The lower limb drive unit includes a frame that surrounds the thigh of the person being assisted, an airbag that is attached to the frame and that holds the front and back of the thigh, and the frame is swung around the hip joint of the person being assisted A swing member, and a motor that swings the swing member, and the motor is attached to the trunk support portion;
The crotch support portion supports a waist portion of the person being assisted by a connecting belt that connects between a waist belt, a thigh belt, and the belts, and the waist belt is supported by a horizontal plane rotation shaft with an angle sensor and a vertical with an angle sensor and a brake. It attaches to the said trunk | body support part through an in-plane rotating shaft, It is characterized by the above-mentioned.

上記発明によれば、高い安全性、特に転倒を防止でき、静的歩行パターンから動的歩行パターンまでを介助し、残存する随意性を生かすことのでき、疲労が少なく長時間の訓練ができ、大掛かりでなく移動式の歩行訓練が可能となる歩行介助ロボットを得ることができる。   According to the above invention, high safety, in particular, can prevent falls, assist from static walking pattern to dynamic walking pattern, can take advantage of the remaining voluntary, can train for a long time with less fatigue, It is possible to obtain a walking assistance robot that enables mobile walking training instead of large scale.

図1は本発明に係る歩行介助ロボットの全体システム構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall system configuration of a walking assistance robot according to the present invention. 図2は駆動部の機能と歩行状態計測部とコントローラの機能について説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the functions of the drive unit, the walking state measurement unit, and the controller. 図3は図1に示した歩行介助ロボットを被介助者Pが使用している状態を示す概念側面図である。FIG. 3 is a conceptual side view showing a state where the person being assisted P is using the walking assistance robot shown in FIG. 図4は移動部の構成を説明する概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the configuration of the moving unit. 図5は体幹支持部の形状を説明する図で、(A)は体幹支持部130の正面図、(B)はその平面図である。5A and 5B are views for explaining the shape of the trunk support portion. FIG. 5A is a front view of the trunk support portion 130, and FIG. 図6は下肢駆動部の形状を説明する図で、(A)は下肢駆動部の平面図、(B)はその正面図である。6A and 6B are views for explaining the shape of the lower limb drive unit, where FIG. 6A is a plan view of the lower limb drive unit, and FIG. 6B is a front view thereof. 図7は下肢駆動部の動作原理を説明する図で、(A)は下肢駆動部の分解斜視図、(B)は下肢駆動部の先端に取り付けられる大腿支持部の平面図、(C)は被介助者の股・膝を屈曲促進させる仕組みを説明する図で、(イ)は直立時、(ロ)は歩行時を表している。7A and 7B are diagrams for explaining the operation principle of the lower limb drive unit, where FIG. 7A is an exploded perspective view of the lower limb drive unit, FIG. 7B is a plan view of a thigh support unit attached to the distal end of the lower limb drive unit, and FIG. It is a figure explaining the mechanism which promotes a bend of a caregiver's crotch and a knee, (a) represents the time of standing up and (b) represents the time of walking. 図8は歩行状態計測部の全体構成を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the overall configuration of the walking state measurement unit. 図9は図8の股下支持部を説明する図で、(A)は股下支持部の構成を説明する概念図、(B)は股下支持部の回転軸配置の説明図、(C)は股下支持部の本体を成す腰支持部材のセンサ取り付け位置の説明図で、(イ)は正面図、(ロ)は側面図である。9 is a diagram for explaining the crotch support portion of FIG. 8, (A) is a conceptual diagram for explaining the configuration of the crotch support portion, (B) is a diagram for explaining the arrangement of the rotation axis of the crotch support portion, and (C) is a crotch It is explanatory drawing of the sensor attachment position of the waist | hip support member which comprises the main body of a support part, (A) is a front view, (B) is a side view. 図10は腰揺動計測部の詳細を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing details of the waist swing measurement unit. 図11は腕振り計測部の詳細を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing details of the arm swing measurement unit. 図12は転倒判定方法の第1の例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a first example of the fall determination method. 図13は転倒判定方法の第2の例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a second example of the fall determination method. 図14は転倒判定方法の第3の例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a third example of the fall determination method. 図15は転倒判定方法の第4の例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a fourth example of the fall determination method. 図16は転倒への対処の第1の例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a first example of dealing with a fall. 図17は転倒への対処の第2の例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a second example of dealing with a fall. 図18は通常訓練時の介助方法の第1の例の構成例を説明する図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration example of a first example of an assistance method during normal training. 図19は通常訓練時の介助方法の第1の例の動作例で説明する図である。FIG. 19 is a diagram illustrating an operation example of the first example of the assistance method during normal training. 図20は通常訓練時の介助方法の第2の例で腰左右・回旋揺動のための体幹支持部の機構例を説明する図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a mechanism example of a trunk support portion for hip / left / right / rotation swing in a second example of the assistance method during normal training. 図21は通常訓練時の介助方法の第3の例を説明する図で、(A)は足の接地状態と腰揺動との関係を示す図、(B)は腰揺動を後方から見た図である。FIGS. 21A and 21B are diagrams for explaining a third example of the assistance method during normal training. FIG. 21A is a diagram showing the relationship between the ground contact state of the foot and hip swinging, and FIG. It is a figure. 通常訓練時の介助方法の第4の例を図22で説明する。A fourth example of the assistance method during normal training will be described with reference to FIG. 図23は従来の歩行介助器具の第2の例の構成を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a configuration of a second example of a conventional walking aid. 図24は従来の歩行介助器具の第3の例の構成を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a configuration of a third example of a conventional walking aid. 図25は従来の歩行介助器具の第4の例の構成を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a configuration of a fourth example of a conventional walking aid.

この発明の実施形態の歩行介助ロボットについて、全体のシステム構成を図1で説明する。
〈本発明に係る歩行介助ロボットの全体システム構成〉
図1は本発明に係る歩行介助ロボットの全体システム構成を示す図である。
図1において、本発明に係る歩行介助ロボットは、歩行訓練を必要とする患者である被介助者を転倒しないように後側から腰部を支えながら歩行訓練をさせるもので、転倒の虞がないときは両方の下肢を交互に駆動して前進・後退・左右旋回を介助し、転倒の虞があるときは介助動作を抑制し、転倒させない動作を行うものである。
全体のシステムとしては、歩行介助ロボット10と、歩行介助ロボット10を使用するため被介助者が身体に装着するもの、とで構成される。
以下、これらについて説明する。
The overall system configuration of the walking assistance robot according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
<Overall system configuration of walking assistance robot according to the present invention>
FIG. 1 is a diagram showing an overall system configuration of a walking assistance robot according to the present invention.
In FIG. 1, the walking assistance robot according to the present invention allows walking training while supporting the waist from the rear side so that a person who is a patient who needs walking training does not fall, and there is no risk of falling. In this case, both lower limbs are driven alternately to assist forward, backward and left / right turning, and when there is a possibility of falling, the assisting operation is suppressed and the operation is not performed.
The entire system includes a walking assistance robot 10 and a person to be worn on the body by the person being assisted in order to use the walking assistance robot 10.
Hereinafter, these will be described.

〈歩行介助ロボット10の体幹支持部130の構成〉
歩行介助ロボット10の駆動部は、左右に駆動輪12Wのある移動部である車体120(後述)と、この車体120の頂部に設けられたモータ13Mによって回転可能に取り付けられている体幹支持部130と、下肢駆動部140(後述)とで構成される。体幹支持部130はモータ12Mの反対側先端の連結アーム13Bで左右の二股に分かれ、二股の両端にアーム(左アーム13Lと右アーム13R)が形成され、左アーム13Lと右アーム13Rの先端にそれぞれ面ファスナー付きの腹ベルト18Bが取り付けられている。
<Configuration of trunk support unit 130 of walking assistance robot 10>
The driving unit of the walking assistance robot 10 includes a vehicle body 120 (described later) that is a moving unit having drive wheels 12W on the left and right sides, and a trunk support unit that is rotatably mounted by a motor 13M provided on the top of the vehicle body 120. 130 and a lower limb drive unit 140 (described later). The trunk support portion 130 is divided into left and right forks by a connecting arm 13B at the opposite end of the motor 12M, and arms (left arm 13L and right arm 13R) are formed at both ends of the fork, and the ends of the left arm 13L and right arm 13R are formed. An abdomen belt 18B with a hook-and-loop fastener is attached to each.

《被介助者Pの体幹の固定》
この腹ベルト18Bと二股アーム13R、13Lと連結アーム13Bのそれぞれの内側には圧センサ18P付きエアバッグ18Aが設けられており、被介助者Pの体幹(主として腰)を腹ベルト18Bと二股アーム13R、13Lの内側に納めて、面ファスナー付きの腹ベルト18Bで腹部を押さえ、エアバッグ18Aを膨らませると、被介助者Pの体幹を二股アームの内側に固定することができ、各圧センサ18Pがその部位の圧力を計測する。
<< Fixing the trunk of the person being assisted >>
An airbag 18A with a pressure sensor 18P is provided inside each of the abdomen belt 18B, the bifurcated arms 13R and 13L, and the connecting arm 13B, and the trunk (mainly waist) of the person P is connected to the abdomen belt 18B and the bifurcated arms. When the abdomen belt 18B with a hook-and-loop fastener is placed inside the arms 13R and 13L, and the airbag 18A is inflated, the trunk of the person P can be fixed inside the bifurcated arm, The pressure sensor 18P measures the pressure at the site.

《被介助者Pの大腿の固定》
一方、二股アーム13R、13Lの外側にはそれぞれギア付きモータ14M/Gが取り付けられ、モータシャフトに固定されたL型リンク14Lが下方に延びかつそこから互いに内側に向かって延び、その先端で被介助者Pの大腿が位置する部位に大腿支持部170が取り付けられている。
大腿支持部170は大腿を取り囲む断面コ字状をしたプラスチック製コ字状枠とコ字状両端枠にそれぞれ面ファスナー付きの大腿ベルト17Bが取り付けられている。また、プラスチック製コ字状枠の内側の前後にエアバッグ17Aが取り付けられている。そこで、被介助者Pが自分の大腿をプラスチック製コ字状枠の内側に入れて、両方の大腿ベルト17Bの面ファスナーを互いに重ねて大腿を大腿支持部170に軽く固定した後、エアバッグ17Aを膨らませることで大腿を大腿支持部170の内側にしっかりと固定することができる。
このようにして大腿支持部170に固定された大腿は、ギア付きモータ14Mを前後に旋回駆動することで強制的に前後に動かされるようになる。
このようにギア付きモータ14M/Gから大腿支持部170までで下肢駆動部140を構成する。
<< Fixing the thigh of the person being assisted >>
On the other hand, geared motors 14M / G are attached to the outer sides of the bifurcated arms 13R and 13L, respectively, and L-shaped links 14L fixed to the motor shaft extend downward and extend inward from each other. A thigh support portion 170 is attached to a site where the thigh of the assistant P is located.
The thigh support portion 170 has a U-shaped plastic frame having a U-shaped cross section surrounding the thigh and thigh belts 17B with hook-and-loop fasteners attached to the U-shaped both end frames. In addition, airbags 17A are attached to the front and rear of the plastic U-shaped frame. Therefore, the person being assisted P puts his thigh inside the plastic U-shaped frame, and the thigh fasteners of both thigh belts 17B are overlapped with each other to lightly fix the thigh to the thigh support portion 170, and then the airbag 17A By inflating the thigh, the thigh can be firmly fixed to the inside of the thigh support part 170.
Thus, the thigh fixed to the thigh support part 170 is forcibly moved back and forth by rotating the geared motor 14M back and forth.
Thus, the lower limb drive unit 140 is configured from the geared motor 14M / G to the thigh support unit 170.

《身体の名称の定義》
ここで、本発明の説明に用いる身体の名称についての定義を記載しておく。
「下肢」とは、股〜膝〜足に至る身体の部分である。
「股下」とは、左右の大腿に共通する付け根の部分である。
「大腿」とは下肢の一部で股〜膝に至る部分である。
「上肢」とは肩〜腕〜手指に至る身体の部分である。
<Definition of body name>
Here, the definition about the name of the body used for description of this invention is described.
The “lower limb” is a part of the body that extends from the crotch to the knee to the foot.
“Inseam” is a base portion common to the left and right thighs.
The “thigh” is a part of the lower limb that extends from the crotch to the knee.
The “upper limb” is a part of the body that extends from shoulder to arm to finger.

《被介助者Pの股下の支持》
股下支持部160は、布製の腰ベルト16Bと大腿ベルト16Dとこの両者を連結する連結ベルト16Rから成る被着部163と、この被着部163の背中側に設けられた腰支持部材180(図9)を介して、垂直面内に回転し角度センサおよびブレーキとを有する回転軸162(以下、垂直面回転軸162という。)162とこの垂直面回転軸162に連結される水平面内にフリーに回転し角度センサを有する回転軸161(以下、水平面回転軸161という。)とを経て最終的に体幹支持部130の下側に取り付けられて成る。この股下支持部160によって被介助者Pの腰部を自由に水平及び垂直方向に動かせるようになる。
また、被着ベルトの両腰側に係止部16Fを設け、歩行介助ロボット10の二股アーム13R、13Lの上部に設けられた係止孔13Fに係合させて被介助者Pの腰部を固定している。
《Supporting the inseam of the caregiver P》
The crotch support portion 160 includes a cloth-mounted waist belt 16B, a thigh belt 16D, and an attachment portion 163 including a connecting belt 16R that connects both of them, and a waist support member 180 provided on the back side of the attachment portion 163 (see FIG. 9) through a rotary shaft 162 (hereinafter referred to as a vertical plane rotary shaft 162) having an angle sensor and a brake that rotates in a vertical plane and freely in a horizontal plane connected to the vertical plane rotary shaft 162. A rotating shaft 161 (hereinafter referred to as a horizontal plane rotating shaft 161) that rotates and has an angle sensor is finally attached to the lower side of the trunk support portion 130. The crotch support portion 160 can freely move the waist of the person being assisted P in the horizontal and vertical directions.
Further, locking portions 16F are provided on both waist sides of the belt to be engaged, and the waist portion of the person P is fixed by engaging with the locking holes 13F provided in the upper portions of the bifurcated arms 13R and 13L of the walking assistance robot 10. doing.

《被介助者Pの腕の運動》
二股アーム13R、13Lの上には被介助者Pの腕の振り入力部190がそれぞれ設けられている。腕の振り入力部190はレバー状をしていてその根元側に回転軸があり、角度センサとブレーキを介して二股アーム13R、13Lに固定されている。被介助者Pがこのレバーを握って、歩行時に左右に前後させることで被介助者Pの腕の振りを入力することができる。
以上が、本発明に係る歩行介助ロボットの全体システム構成である。
《Exercise of Pee ’s arm》
On the bifurcated arms 13R and 13L, a swing input unit 190 of the arm of the person being assisted P is provided. The arm swing input unit 190 has a lever shape and has a rotation shaft at the base side thereof, and is fixed to the bifurcated arms 13R and 13L via an angle sensor and a brake. The person being assisted P can input the swing of the person being assisted by holding the lever and moving it back and forth while walking.
The above is the overall system configuration of the walking assistance robot according to the present invention.

次ぎに、全体のシステムを構成する各部の機能について説明をする。図2は駆動部100の機能と、歩行状態計測部200と、コントローラ300の機能について説明する図である。
(1)駆動部100は、移動部120と体幹支持部130と下肢駆動部140とを備え、コントローラ300の判定結果を基に、それぞれ移動部120と体幹支持部130と下肢駆動部140とを最適に駆動するものである。
(2)歩行状態計測部200は、被介助者Pの歩行状態を各センサから測定して計測結果を求めるものである。
(3)コントローラ300は、歩行状態計測部200の計測結果を受信して、「被介助者が転倒するか否か」を判定し、「転倒」と判断した場合には転倒を防ぐ指令を生成し、駆動部100に送る。「転倒でない」(非転倒)と判断した場合には通常訓練としての指令を生成し、駆動部100に送るものである。
これらの駆動部100と歩行状態計測部200とコントローラ300の機能について、さらに詳しく説明する。
Next, the function of each part constituting the entire system will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining the functions of the drive unit 100, the walking state measurement unit 200, and the controller 300.
(1) The driving unit 100 includes a moving unit 120, a trunk support unit 130, and a lower limb driving unit 140. Based on the determination result of the controller 300, the moving unit 120, the trunk supporting unit 130, and the lower limb driving unit 140, respectively. Are optimally driven.
(2) The walking state measurement unit 200 measures the walking state of the person being assisted P from each sensor and obtains a measurement result.
(3) The controller 300 receives the measurement result of the walking state measuring unit 200, determines whether or not the person being assisted falls, and generates a command to prevent the fall when it is determined that the person falls. And sent to the driving unit 100. When it is determined that “no fall” (non-fall), a command for normal training is generated and sent to the drive unit 100.
The functions of the drive unit 100, the walking state measurement unit 200, and the controller 300 will be described in more detail.

〈駆動部100の機能〉
駆動部100は、図2に示すように、(1)移動部120と、(2)体幹支持部130と、(3)下肢駆動部140と、を備えて成る。各構成部分においてはサーボ系を構成している。
<Function of driving unit 100>
As shown in FIG. 2, the drive unit 100 includes (1) a moving unit 120, (2) a trunk support unit 130, and (3) a lower limb drive unit 140. Each component constitutes a servo system.

(1)《移動部120の機能》
移動部120は独立2駆動輪12W(図4)を2個備え、
(イ)被介助者Pの前後・左右旋回の移動を介助(非転倒時)および抑制(転倒と判断時)し、
さらに(ロ)被介助者Pの腰の揺動(上下・左右)を介助(非転倒時)および抑制(転倒と判断時)する。
(1) << Function of moving unit 120 >>
The moving unit 120 includes two independent two drive wheels 12W (FIG. 4).
(A) Assistance (when not falling) and restraining (when judged to fall) assisting person P to move back and forth and turning left and right;
Further, (b) assistance (when not falling) and restraining (when it is determined to fall) that the person P is to swing (up and down, left and right).

《移動部120は2輪による「倒立制御」》
移動部120は2輪によるいわゆる「倒立制御」を実施している。
「倒立制御」の技術は、たとえば、「独創的ロボットの研究開発」(山藤ほか著、養賢堂、P13〜15)に記載されている技術で、直立姿勢制御を実装すれば容易に実現可能である。ただし、本実施例で実現する場合には、被介助者P、体幹支持部130や下肢駆動部140等のメカや被介助者を含めた形で倒立し、平衡を維持する必要がある。このため被介助者Pの身体が直立静止した状態で倒立の平衡点となるように設定する。また、身体が動くことによる負荷の変動は倒立に対する外乱となる。この外乱を打ち消すようフィードバック制御をかけるべく2輪の推進力を発生させる。
<< Moving unit 120 is "inverted control" by two wheels >>
The moving unit 120 performs so-called “inverted control” using two wheels.
The technology of “inverted control” is, for example, the technology described in “Research and development of original robots” (Yamato et al., Yokendo, P13-15) and can be easily realized by implementing upright posture control. It is. However, in the case of realizing in the present embodiment, it is necessary to invert and maintain the balance in the form of including the person being assisted P, the trunk support unit 130, the lower limb driving unit 140, and the person being assisted. For this reason, it sets so that it may become an inversion equilibrium point in the state in which the body of the care receiver P was standing upright. Moreover, the fluctuation | variation of the load by a body movement becomes a disturbance with respect to inversion. Two-wheel thrust is generated to apply feedback control to cancel this disturbance.

(2)《体幹支持部130の機能》
体幹支持部130は、(ハ)被介助者の腰の揺動(左右・旋回)を介助(非転倒時)および拘束(転倒と判断時)する。
さらに、(ニ)被介助者の腕の振りによる入力を介助(非転倒時)および抑制(転倒と判断時)する。
(2) << Function of trunk support part 130 >>
The trunk support part 130 assists (when not falling) and restrains (when it is determined to fall) (c) swinging (left / right / turning) the waist of the person being assisted.
In addition, (d) assistance (when not falling) and suppression (when it is determined that the person falls) are assisted by swinging the arm of the person being assisted.

(3)《下肢駆動部140の機能》
下肢駆動部140は、(ホ)被介助者の股・膝・足の各関節まわりの下肢の運動を介助(非転倒時)および抑制(転倒と判断時)する。
(3) << Function of Lower Extremity Driving Unit 140 >>
The lower limb drive unit 140 assists (when not falling) and suppresses (when it is determined to fall) the movements of the lower limbs around the hip, knee, and foot joints of the person being assisted (e).

〈歩行状態計測部200の機能〉
歩行状態計測部200では、被介助者の(a)体幹(主として腰)の運動と、(b)下肢(左右の大腿)の運動、および(c)腕の振りからそれぞれのセンサで歩行状態を計測し、これらの歩行状態の計測結果をコントローラ300に出力する。
<Function of walking state measuring unit 200>
In the walking state measuring unit 200, the walking state is detected by each sensor from (a) the trunk (mainly waist) movement, (b) the lower limb (left and right thighs) movement, and (c) the arm swing. And the measurement results of these walking states are output to the controller 300.

〈コントローラ300の機能〉
コントローラ300では、歩行状態計測部200の計測結果から、「被介助者が転倒するか否か」を判定する。
(イ)「転倒」と判断した場合には、これを防ぐ指令を生成する。
(ロ)「転倒でない」と判断した場合には、通常訓練としての指令を生成する。
そして生成されたこの指令を基に駆動部100の各構成部分(1)〜(3)が協調動作する動作指令を生成し、駆動部100へ入力する。
<Function of controller 300>
In the controller 300, it is determined from the measurement result of the walking state measuring unit 200 whether or not the person being assisted falls.
(A) If it is determined that the vehicle has fallen, a command for preventing this is generated.
(B) If it is determined that “no falls”, a command for normal training is generated.
Then, based on the generated command, an operation command in which the components (1) to (3) of the drive unit 100 operate cooperatively is generated and input to the drive unit 100.

〈駆動部100の構成〉
次に、駆動部100の構成について図3〜図6に基づいて説明する。
図3は図1に示した歩行介助ロボットを被介助者Pが使用している状態を示す概念側面図である。
図3において、被介助者Pに対し、独立2輪の駆動輪を有し電源と制御部分を内蔵する車体を持つ移動部120による駆動と、移動部120に連結し被介助者Pの体幹、特に腰を支持し、腰誘導のため水平軸方向の回転駆動軸を有する体幹支持部130による駆動と、この体幹支持部130に連結し被介助者Pの下肢すなわち左右の大腿をそれぞれ独立に駆動する一対の駆動軸を有する下肢駆動部140による駆動によって、被介助者Pの体幹と下肢は運動を介助(非転倒時)または抑制(転倒と判断時)される。
股下支持部160は体幹支持部130に連結し被介助者Pの股を下から支持する。ここでの股下支持部160はトーションバー16Tを介して体幹支持部130に結合されているのが特徴(実施例2)である。
また、腕の振り入力部190は体幹支持部130に連結し被介助者Pの腕の振りを入力する。
<Configuration of Drive Unit 100>
Next, the structure of the drive part 100 is demonstrated based on FIGS.
FIG. 3 is a conceptual side view showing a state where the person being assisted P is using the walking assistance robot shown in FIG.
In FIG. 3, driving by the moving unit 120 having a vehicle body having two independent driving wheels and a built-in power source and a control portion with respect to the person being assisted, and the trunk of the person being assisted by connecting to the moving unit 120. In particular, driving by the trunk support unit 130 that supports the waist and has a horizontal rotational drive shaft for waist guidance, and the lower limbs of the person being assisted by the trunk support unit 130, that is, the left and right thighs, respectively. Driven by the lower limb drive unit 140 having a pair of drive shafts that are independently driven, the trunk and lower limb of the person being assisted P are assisted (when not falling) or suppressed (when determined to fall).
The crotch support unit 160 is connected to the trunk support unit 130 and supports the crotch of the person being assisted P from below. The crotch support portion 160 here is characterized by being coupled to the trunk support portion 130 via the torsion bar 16T (Example 2).
The arm swing input unit 190 is connected to the trunk support unit 130 and inputs the arm swing of the person being assisted P.

《移動部120の構成》
図4は移動部120の構成を説明する概念図である。
図4の移動部120は図3の移動部120を図の左側から見た図で表し、図4のその他の部分(体幹支持部130,下肢駆動部140)は図3と同じ方向から見た図で表して、それぞれ判り易くしている。
移動部である車体120は、左右の駆動輪12Wにギア12Gとモータ12Mを連結し、そのモータ12Mを駆動するアンプ12Aと、アンプ12Aに制御信号を送るとコントローラ300と電源(図示省略)を自身に内蔵して成る。
歩行状態計測部200の各センサから送られてくる検出信号がコントローラ300に入ると、コントローラ300は後述する諸判定を行って、被介助者の背後にある移動部(車体)120の左右の駆動輪12Wをその諸判定の結果に基づいてそれぞれ別々に、左右のアンプ12Aを介してモータ12M、ギア12G、シャフト12Sを経て左右のタイヤ12Wを駆動する。
これにより、車体120の速度を速めたり、遅めたり、右旋回したり、左旋回することができる。
なお、図4において、コントローラ300が諸判定を行って、体幹支持部130の制御が必要となったときは、アンプ13Aを介してモータ13M、ギア13Gを介して体幹支持部130を制御する。
また、図4において、コントローラ300が諸判定を行って、下肢駆動部140の制御が必要となったときは、アンプ14Aを介してモータ14M、ギア14Gを介して下肢駆動部140を制御する。
<< Configuration of Moving Unit 120 >>
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the configuration of the moving unit 120.
4 shows the moving unit 120 of FIG. 3 as viewed from the left side of the drawing, and the other parts (the trunk support unit 130 and the lower limb driving unit 140) of FIG. 4 are viewed from the same direction as FIG. Each figure is easy to understand.
The vehicle body 120, which is a moving unit, connects the gear 12G and the motor 12M to the left and right drive wheels 12W, sends an amplifier 12A that drives the motor 12M, and sends a control signal to the amplifier 12A. Built in itself.
When detection signals sent from the respective sensors of the walking state measuring unit 200 enter the controller 300, the controller 300 performs various determinations described later, and drives left and right of the moving unit (vehicle body) 120 behind the person being assisted. The left and right tires 12W are driven through the motor 12M, the gear 12G, and the shaft 12S via the left and right amplifiers 12A separately based on the determination results of the wheels 12W.
Thereby, the speed of the vehicle body 120 can be increased, delayed, turned right, or turned left.
In FIG. 4, when the controller 300 makes various determinations and the control of the trunk support unit 130 becomes necessary, the trunk support unit 130 is controlled via the motor 13M and the gear 13G via the amplifier 13A. To do.
In FIG. 4, when the controller 300 makes various determinations and the control of the lower limb drive unit 140 is necessary, the lower limb drive unit 140 is controlled via the amplifier 14A and the motor 14M and the gear 14G.

《体幹支持部130の形状と機能》
図5は体幹支持部130の形状を説明する図で、(A)は体幹支持部130の正面図、(B)はその平面図である。体幹支持部130は、そのシャフト部13Sが移動部120(図1、図3、および図4)である車両の頂部において水平軸方向に回転駆動するモータ13Mとギア13Gに連結している。
体幹支持部130は平面図(B)で見てシャフト部13Sの先端で連結アーム13Bとなって左右に二股に分かれ、その両端からそれぞれ二股アーム13R、13Lが形成されている。二股アーム13R、13Lは互いに平行となっており、この二股アーム13Rと13Lの間に体幹(腰)を支持(開放側を腹側、連結アーム13B側を背側に)している。開放側には腹ベルト18B(後述、図10)が設けられる。
そこで、歩行状態計測部200(図2および図4)の各センサからの検出信号がコントローラ300(図2および図3)に入ると、コントローラ300は後述する諸判定を行って、体幹支持部130の制御が必要となったときは、移動部120(図2および図3)内のアンプ13A(図3)を経てモータ13Mにモータ駆動信号を送る。
モータ13Mは車体(移動部)120の上部に固定されており(図1および図4)、モータ13Mが旋回すると、ギア13Gを介してシャフト13Sを所定角度旋回させ、これによりシャフト13Sに固定の体幹支持部130も旋回し、これに固定されている被介助者P(図1および図3)の体幹に軸方向の回転を与えることができる。
<< Shape and function of trunk support part 130 >>
5A and 5B are views for explaining the shape of the trunk support portion 130, wherein FIG. 5A is a front view of the trunk support portion 130, and FIG. 5B is a plan view thereof. The trunk support portion 130 is connected to a motor 13M and a gear 13G that are rotationally driven in the horizontal axis direction at the top of the vehicle, whose shaft portion 13S is the moving portion 120 (FIGS. 1, 3, and 4).
The trunk support portion 130 is formed as a connecting arm 13B at the tip of the shaft portion 13S as viewed in a plan view (B), and is bifurcated into left and right, and bifurcated arms 13R and 13L are formed from both ends thereof. The bifurcated arms 13R and 13L are parallel to each other, and the trunk (waist) is supported between the bifurcated arms 13R and 13L (the open side is the abdominal side and the connecting arm 13B side is the back side). An abdominal belt 18B (described later, FIG. 10) is provided on the open side.
Therefore, when detection signals from the respective sensors of the walking state measurement unit 200 (FIGS. 2 and 4) enter the controller 300 (FIGS. 2 and 3), the controller 300 performs various determinations described later, and the trunk support unit When control 130 is required, a motor drive signal is sent to the motor 13M via the amplifier 13A (FIG. 3) in the moving unit 120 (FIGS. 2 and 3).
The motor 13M is fixed to the upper part of the vehicle body (moving part) 120 (FIGS. 1 and 4). When the motor 13M turns, the shaft 13S is turned by a predetermined angle via the gear 13G, thereby being fixed to the shaft 13S. The trunk support portion 130 also turns and can impart axial rotation to the trunk of the person being assisted P (FIGS. 1 and 3) fixed thereto.

《下肢駆動部140の形状と機能》
図6は下肢駆動部140の形状を説明する図で、(A)は下肢駆動部140の平面図と、(B)はその正面図である。
下肢駆動部140(図1、図2および図4)は、大腿支持部170(図1、図4および図6)を左右の下肢を独立に駆動する一対のギア14Gとモータ14Mを介してそれぞれ体幹支持部130の二股アーム13Rと13Lに連結している。
そこで、歩行状態計測部200(図2および図4)の各センサからの検出信号がコントローラ300(図2および図4)に入ると、コントローラ300は後述する諸判定を行って、大腿支持部170(図1)の制御が必要となったときは、移動部120(図4)内のアンプ14A(図4)を経てモータ14Mにモータ駆動信号を送る。モータ14Mが旋回すると、ギア14Gを介してL型リンク14Lを所定角度旋回させ、これによりL型リンク14Lに固定の大腿支持部170(図1)も旋回し、これに固定されている被介助者P(図1および図3)の大腿に前後運動を与えることができる。
<< Shape and Function of Lower Limb Drive Unit 140 >>
6A and 6B are views for explaining the shape of the lower limb drive unit 140. FIG. 6A is a plan view of the lower limb drive unit 140, and FIG. 6B is a front view thereof.
The lower limb drive unit 140 (FIGS. 1, 2, and 4) is respectively connected to the thigh support unit 170 (FIGS. 1, 4, and 6) via a pair of gears 14G and a motor 14M that independently drive the left and right lower limbs. The trunk support part 130 is connected to the bifurcated arms 13R and 13L.
Therefore, when detection signals from the respective sensors of the walking state measuring unit 200 (FIGS. 2 and 4) enter the controller 300 (FIGS. 2 and 4), the controller 300 performs various determinations to be described later and performs the thigh support unit 170. When the control of (FIG. 1) becomes necessary, a motor drive signal is sent to the motor 14M via the amplifier 14A (FIG. 4) in the moving unit 120 (FIG. 4). When the motor 14M is turned, the L-shaped link 14L is turned by a predetermined angle via the gear 14G, whereby the thigh support portion 170 (FIG. 1) fixed to the L-shaped link 14L is also turned, and the assisted being fixed thereto. A back and forth motion can be given to the thigh of the person P (FIGS. 1 and 3).

《下肢駆動部140の動作原理》
図7は下肢駆動部140(図1〜図4、図6)の動作原理を説明する図で、(A)は下肢駆動部140の分解斜視図、(B)は下肢駆動部140の先端に取り付けられる大腿支持部170の平面図、(C)は下肢駆動部140の第2の例で被介助者の股・膝を屈曲促進させる仕組みを説明する図で、(イ)は直立時、(ロ)は歩行時を表している。
図7(A)において、下肢駆動部140は、図1で説明したように、二股アーム13R、13L(図1)の外側に取り付けられたギア付きモータ14M/Gと、このギア14M/Gに連結したシャフト14Sと、さらにシャフト14Sに連結したL型リンク14Lと、L型リンク14Lの下方かつ互いに内側に向かって延びた先端に取り付けられた大腿支持部170とで構成される。
大腿支持部170は図7(B)のように大腿を取り囲む断面「コ」字状のプラスチック枠17Hと、コ字状プラスチック枠17Hの開放側両端に設けられた面ファスナー17F1と17F2と、コ字状プラスチック枠17Hの内側両端(被介助者Pの大腿Pdの表側と裏側に当接するよう)に設けられたエアバッグ17A1と17A2から構成されている。
L型リンク14Lの長さはモータシャフト14Sが被介助者Pの大腿Pdの股関節Pcに一致した場合のエアバッグ17A1、17A2が大腿Pdに当接するときの長さに一致している。
L型リンク14Lは図7(C)のように2本のL型リンク14Lでリンクを構成し、平行四辺形状に変形できるようにし、それの変形に伴ってコ字状プラスチック枠17Hの枠も変形できるように角部をヒンジ構成している。
もちろん、1本のL型リンク14Lでその先端のコ字状プラスチック枠17Hを平行四辺形状に変形できるようにし、角部をヒンジ構成してもよい。
<< Operation Principle of Lower Limb Drive Unit 140 >>
7A and 7B are diagrams for explaining the operation principle of the lower limb drive unit 140 (FIGS. 1 to 4 and 6). FIG. 7A is an exploded perspective view of the lower limb drive unit 140, and FIG. FIG. 6C is a plan view of the thigh support 170 to be attached, and FIG. 8C is a diagram for explaining a mechanism for promoting flexion of the crotch and knee of the person being assisted in the second example of the lower limb drive unit 140. (B) represents walking.
In FIG. 7A, the lower limb drive unit 140 includes a geared motor 14M / G attached to the outside of the bifurcated arms 13R and 13L (FIG. 1) and the gear 14M / G as described in FIG. The shaft 14S is connected, the L-link 14L is further connected to the shaft 14S, and the thigh support 170 is attached to the tip of the L-link 14L that extends downward and toward the inside.
As shown in FIG. 7B, the thigh support portion 170 includes a plastic frame 17H having a cross-sectional “U” shape surrounding the thigh, hook-and-loop fasteners 17F1 and 17F2 provided at both ends of the open side of the U-shaped plastic frame 17H, It consists of airbags 17A1 and 17A2 provided at both inner ends of the letter-shaped plastic frame 17H (to contact the front and back sides of the thigh Pd of the person being assisted P).
The length of the L-shaped link 14L matches the length when the airbags 17A1, 17A2 come into contact with the thigh Pd when the motor shaft 14S matches the hip joint Pc of the thigh Pd of the person being assisted.
The L-shaped link 14L is composed of two L-shaped links 14L as shown in FIG. 7C so that it can be deformed into a parallelogram shape. The corners are hinged so that they can be deformed.
Of course, the U-shaped plastic frame 17H at the tip of the L-shaped link 14L can be deformed into a parallelogram, and the corners may be hinged.

《下肢駆動部140の動作原理》
以上の構成から成る大腿支持部170に被介助者Pの大腿Pdを入れてエアバッグ17A1、17A2を膨らませると、図7(C)の(イ)のように大腿Pdを大腿支持部170の内側に拘束することができる。被介助者の足が床(地面)について起立している(イ)状態では、ギア付きモータ14M/Gはエアバッグ17A1・17A2を取り付けたリンク17Lを図の状態にしている。
股・膝を屈曲促進させたいときは、モータ14Mを前に旋回駆動させることで、図7(C)の(ロ)のようにシャフト14S(すなわち、股関節Pcを中心に)リンク14Lの下辺を前進させて、大腿支持部170に固定された大腿Pdを強制的に前に持ち上げ、被介助者Pの股・膝の屈曲を促進させて、足を上げ前に進めさせる。
その際、前後のエアバッグ17A2、A1の大きさを変化させて、大腿Pdの持ち上げ時に前のエアバッグ17A2を膨らませ、後のエアバッグ17A1を縮めるようにすると、エアバッグ17がクッション性を発揮して、大腿Pdに優しくなる。
<< Operation Principle of Lower Limb Drive Unit 140 >>
When the thigh Pd of the person being assisted P is put into the thigh support part 170 having the above configuration and the airbags 17A1 and 17A2 are inflated, the thigh Pd is attached to the thigh support part 170 as shown in FIG. It can be restrained inside. In the state where the person being assisted stands on the floor (ground) (A), the geared motor 14M / G puts the link 17L to which the airbags 17A1 and 17A2 are attached into the state shown in the figure.
When it is desired to promote flexion of the hips and knees, the lower side of the shaft 14S (that is, centering on the hip joint Pc) is connected to the lower side of the link 14L as shown in FIG. The thigh Pd fixed to the thigh support part 170 is forcibly lifted forward to promote the flexion of the crotch and knee of the person being assisted, and the foot is advanced before being raised.
At that time, if the size of the front and rear airbags 17A2 and A1 is changed so that the front airbag 17A2 is inflated when the thigh Pd is lifted and the rear airbag 17A1 is contracted, the airbag 17 exhibits cushioning properties. And it becomes gentle to thigh Pd.

《股下支持部160と大腿ベルト16Dと大腿支持部170の違い》
以上のように、大腿支持部170は下肢を前後に駆動するためのもので、プラスチック等や固い素材からなり、モータ/ギア14M/G(図1)などに連結されている。
一方、大腿ベルト16Dは股下支持部160を構成する1部で、転倒と判断した時に身体を支えるためのもので、布など柔らかい素材でできている。腰ベルト16B(図1)に連結ベルト16Rで連結している。腰ベルト16Bには係止部16Fがあり、これが体幹支持部130の左・右アーム13L・13Rにある係止孔13Fと係合して体幹支持部130と連結している。コントローラ300(図2)が転倒と判断した時には、股下支持部160を構成するモータ13Mが旋回し、左・右アーム13L・13Rのうち転倒側のアームを上に上げ、これにより所望のアームが上に動き、そのアームが腰ベルト16Bを引き上げ、それに伴い腰ベルト16Bも引き上げられ、転倒を防止する。
使用イメージとしては、まず、訓練開始前に腰ベルト13Kと大腿ベルト16Dを装着し、そのまま装置に近づき大腿支持部170を装着して、訓練開始となる。
<< Difference between Inseam Support 160, Thigh Belt 16D, and Thigh Support 170 >>
As described above, the thigh support part 170 is for driving the lower limbs back and forth, and is made of plastic or a hard material, and is connected to the motor / gear 14M / G (FIG. 1) or the like.
On the other hand, the thigh belt 16D is a part constituting the crotch support portion 160, and is used to support the body when it is determined to fall, and is made of a soft material such as cloth. It is connected to the waist belt 16B (FIG. 1) by a connecting belt 16R. The waist belt 16 </ b> B has a locking portion 16 </ b> F that engages with the locking holes 13 </ b> F in the left and right arms 13 </ b> L and 13 </ b> R of the trunk support portion 130 and is connected to the trunk support portion 130. When the controller 300 (FIG. 2) determines that the vehicle has fallen, the motor 13M constituting the crotch support unit 160 turns to raise the falling arm out of the left and right arms 13L and 13R. The arm moves upward and the arm pulls up the waist belt 16B, and the waist belt 16B is also lifted accordingly, thereby preventing a fall.
As an image of use, first, the waist belt 13K and the thigh belt 16D are attached before the training is started, the thigh support part 170 is attached as it is, and the training is started.

〈歩行状態計測部200の全体構成〉
図8は歩行状態計測部200(図2)の全体構成を説明する図である。
歩行状態計測部200は、股下支持部160(図1および図2)に設けられた股下計測部210と、腰揺動計測部220と腕振り計測部230とから成る。
股下支持部160は体幹支持部130に水平面回転軸161(図9)と垂直面回転軸162(図9)を介して連結されており、体幹支持部130に結合され、被介助者Pの股下に配置し、躓(つまず)くなどで被介助者Pの腰Phが沈下した際にこれを支持する部材である。
体幹支持部130に被介助者Pの腰Phと大腿Pdの前後・左右・上下の動作を計測するセンサを備えることで股下計測部210を構成している。
腰揺動計測部220は、体幹支持部130の被介助者Pの腰Phを支持する部分において被介助者Pの腰Phの動きを計測するセンサを備えている。
腕振り計測部230は、被介助者Pの上肢Paの動きを計測するセンサを備える。
<Overall configuration of walking state measuring unit 200>
FIG. 8 is a diagram illustrating the overall configuration of the walking state measurement unit 200 (FIG. 2).
The walking state measurement unit 200 includes a crotch measurement unit 210 provided on the crotch support unit 160 (FIGS. 1 and 2), a waist swing measurement unit 220, and an arm swing measurement unit 230.
The crotch support unit 160 is connected to the trunk support unit 130 via a horizontal plane rotation shaft 161 (FIG. 9) and a vertical plane rotation shaft 162 (FIG. 9), and is coupled to the trunk support unit 130. This is a member that is placed in the crotch and supports the lower back Ph of the person being assisted by stumbling or the like.
A crotch measuring unit 210 is configured by providing the trunk support unit 130 with sensors that measure the back and forth, left and right, and up and down movements of the waist Ph and thigh Pd of the person being assisted P.
The waist swing measurement unit 220 includes a sensor that measures the movement of the waist Ph of the person being assisted at the portion of the trunk support part 130 that supports the waist Ph of the person being assisted P.
The arm swing measurement unit 230 includes a sensor that measures the movement of the upper limb Pa of the person being assisted P.

《前後・左右・下への転倒状態の検出》
前後・左右・下への転倒状態は腰Phの動きで検出する。
例えば、股下支持部160に3軸の圧センサまたは加速度センサ、角度センサ、接触センサのいずれかを備え腰動作を検出する。また、体幹支持部130に3軸加速度センサを備え腰動作を検出することもできる。
転倒状態ではない場合は、通常の訓練として介助動作を継続する。たとえば、股下支持部160と体幹支持部130に圧センサまたは加速度センサを備え、左右への腰の揺動を計測し、また、腕振り計測部230に角度センサまたは圧センサを備え、腕の振りを計測する。これらの情報を基に介助動作を計算する。
《Detection of tipping down front, back, left and right》
The state of falling to the front, back, left, and right is detected by the movement of the waist Ph.
For example, the crotch support unit 160 is provided with any one of a triaxial pressure sensor, an acceleration sensor, an angle sensor, and a contact sensor to detect a waist motion. In addition, the trunk support unit 130 may be provided with a triaxial acceleration sensor to detect a hip motion.
If it is not in the fall state, the assistance operation is continued as normal training. For example, the crotch support unit 160 and the trunk support unit 130 are provided with pressure sensors or acceleration sensors, and swinging of the waist to the left and right is measured, and the arm swing measurement unit 230 is provided with an angle sensor or a pressure sensor, Measure the swing. The assistance operation is calculated based on these information.

《股下支持部160の説明》
図9は、図8の股下支持部160を説明する図で、(A)は股下支持部160の実施例2の構成を説明する概念図、(B)は股下支持部160の実施例1の回転軸配置の説明図、(C)は股下支持部160の実施例2の本体を成す腰支持部材180のセンサ取り付け位置の説明図で、(イ)は正面図、(ロ)は側面図である。
図9(A)のように、腰支持部材180は腰Phを支持する部材で腰Phに配置し、被介助者Pが転倒したと判断された時等に腰Phが下降した場合にこれを受けるもので、回転軸上に回転を抑制するトーションバー16T、回転角度を測る角度センサ16A、回転を停止するブレーキ16BRを備えている。
図9(B)のように、体幹支持部130に2つの回転軸161と162を介して連結される股下支持部160は、2つの回転軸を有する。すなわち水平面内にフリーに回転し角度センサを有する回転軸161と、垂直面内に回転し角度センサおよびブレーキとを有し腰支持部材180に連結する回転軸162とから成る。
また、図9(C)のように、腰支持部材180の上部左右側面に上に圧力または加速度または接触のセンサ18S1、18S2、18S3(例えば圧センサ)を配置して、上下・左右方向から加わる圧を計測する。この腰支持部材180の動作を介して前後・左右・下への転倒状態を腰の動きで検出する。例えば、腰Phの左右への揺動、すなわち大腿の前後方向への運動状態は、股下支持部160が水平面内回転軸161(図9(B))に備える角度センサ131の検出値にて推定可能である。
また、垂直面内回転軸162(図9(B))に備える角度センサ132および腰支持部材180上に備える圧または加速度センサ18S1〜18S3は、腰Phの前後・上下方向の揺動を計測できる。
以上のセンサ値は、図12から図15にかけて後述する転倒判定に用いられる。
<< Description of Inseam Support 160>
9A and 9B are diagrams illustrating the crotch support unit 160 in FIG. 8. FIG. 9A is a conceptual diagram illustrating the configuration of Example 2 of the crotch support unit 160, and FIG. 9B is a diagram illustrating Example 1 of the crotch support unit 160. Explanatory drawing of rotation axis arrangement, (C) is an explanatory view of the sensor mounting position of the waist support member 180 constituting the main body of Example 2 of the crotch support portion 160, (A) is a front view, (B) is a side view. is there.
As shown in FIG. 9A, the waist support member 180 is a member that supports the waist Ph and is disposed on the waist Ph. When the waist Ph is lowered when it is determined that the person being assisted P has fallen, this is used. A torsion bar 16T that suppresses rotation, an angle sensor 16A that measures a rotation angle, and a brake 16BR that stops rotation are provided on the rotation axis.
As shown in FIG. 9B, the crotch support unit 160 connected to the trunk support unit 130 via the two rotation shafts 161 and 162 has two rotation shafts. That is, it includes a rotation shaft 161 that rotates freely in a horizontal plane and has an angle sensor, and a rotation shaft 162 that rotates in a vertical plane and has an angle sensor and a brake and is connected to the waist support member 180.
Further, as shown in FIG. 9C, pressure or acceleration or contact sensors 18S1, 18S2, and 18S3 (for example, pressure sensors) are arranged on the upper left and right side surfaces of the waist support member 180, and are applied in the vertical and horizontal directions. Measure the pressure. Through the operation of the waist support member 180, the state of falling forward / backward / left / right / down is detected by the motion of the waist. For example, the swinging of the waist Ph to the left and right, that is, the motion state of the thigh in the front-rear direction is estimated by the detection value of the angle sensor 131 provided on the in-horizontal rotation shaft 161 (FIG. 9B). Is possible.
Further, the angle sensor 132 provided on the vertical in-plane rotating shaft 162 (FIG. 9B) and the pressure or acceleration sensors 18S1 to 18S3 provided on the waist support member 180 can measure the swing of the waist Ph in the front-rear and up-down directions. .
The above sensor values are used for the fall determination described later with reference to FIGS.

《腰揺動計測部220の説明》
図10は腰揺動計測部220(図8)の詳細を示す平面図である。
腰揺動計測部220は体幹支持部130の連結アーム13Bと左右の二股アーム13L、13Rと腰ベルト13Kで、体幹の腰Phを前後左右に取り囲むように構成される。腰揺動計測部220と腰Phとの間にエアバッグ13A1〜13A4を備え、空気圧を高めることで腰Phを体幹支持部130に把持できる。また、エアバッグ13A1〜13A4と腰Phとの間にそれぞれ圧センサ13S1〜13S4を配置し、腰Ph周りに加わる圧を計測する。
この情報は以下に述べる転倒の判定および通常訓練時の介助の際に用いられる。
<< Explanation of waist swing measurement unit 220 >>
FIG. 10 is a plan view showing details of the waist swing measurement unit 220 (FIG. 8).
The waist swing measurement unit 220 is configured to surround the trunk waist Ph in the front-rear and left-right directions by the connecting arm 13B of the trunk support unit 130, the left and right bifurcated arms 13L and 13R, and the waist belt 13K. The airbag 13A1 to 13A4 is provided between the waist swing measurement unit 220 and the waist Ph, and the waist Ph can be gripped by the trunk support unit 130 by increasing the air pressure. Further, pressure sensors 13S1 to 13S4 are arranged between the airbags 13A1 to 13A4 and the waist Ph, respectively, and the pressure applied around the waist Ph is measured.
This information is used in the fall determination and assistance during regular training described below.

《腕振り計測部230の説明》
図11は腕振り計測部230(図8)の詳細を示す図である。
腕振り計測部230は、被介助者Pの腕Paおよび手Ptが把持する腕の振り入力バー23Bと、この入力バー23Bを回転をさせるための回転軸23J、これに連結し、入力バー23Bの回転を計測する角度センサ23Aとブレーキ23BRとから成る。ブレーキ23BRは入力バー23Bの回転を抑制する働きをする。これらは体幹支持部130に固定されている。
これらのセンサを用いた機構構成の働きのうち、転倒の判定方法1〜4については図12〜図15で、転倒への対処1、2については図16および図17で、通常訓練時の介助方法1〜4については図18〜図22で説明する。
<< Description of Arm Swing Measurement Unit 230 >>
FIG. 11 is a diagram showing details of the arm swing measurement unit 230 (FIG. 8).
The arm swing measurement unit 230 includes an arm swing input bar 23B gripped by the arm Pa and the hand Pt of the person being assisted, a rotary shaft 23J for rotating the input bar 23B, and an input bar 23B coupled thereto. An angle sensor 23A for measuring the rotation of the brake 23B and a brake 23BR. The brake 23BR functions to suppress the rotation of the input bar 23B. These are fixed to the trunk support part 130.
Among the functions of the mechanism configuration using these sensors, the methods 1 to 4 for determining a fall are shown in FIGS. 12 to 15, and the measures 1 and 2 for falling are shown in FIGS. 16 and 17. Methods 1 to 4 will be described with reference to FIGS.

〈転倒判定方法1〉
転倒判定方法の第1の例を図12に示す。
転倒判定方法の第1の例は、各種センサから取得した情報を基にそれらの各閾値と比較し、どれか一つでも越えたら転倒と判定するものである。
簡便ですばやい対応ができることが、この第1の例の長所であるが、ノイズ(誤認識)も多いので留意を要する。
図12において、判定開始(S121)後、各計測値xに対応する各閾値aを一時停止判断の閾値として設定する(S122)。
歩行状態計測部200(図2)において、図8に示した腰揺動計測部に備えるセンサと図9に示した股下支持部160に備えるセンサの各センサからの計測値xを取得する(S123)。各センサには加速度センサ、タッチセンサ、角度センサ、角速度センサ、圧センサが用いられる。
コントローラ300(図2)は歩行状態計測部200(図2)からそれらの情報を取得し(S124)、取得した各計測値xとその閾値aに応じて次の対処を実施する(S125)。
各閾値aの80%(即ち0.8*a)と閾値aとを各計測値xと比較し、いずれのセンサ値xも|x|<0.8*aを満たすなら介助動作を継続する。
そうでなくて、いずれかの少なくとも一つのセンサ値xが
|x|>=0.8a かつ|x|<a
なら介助動作をやめて動作を抑制する。
このとき、この条件を満たすセンサ値がどの程度閾値に近いかにより、例えば、80%以上を転倒危険度の程度の大きい、20〜80%を中程度、それ以下を小さいと評価する。
これは図16に示す転倒への対処で用いられる。そうでなくて、いずれかの少なくとも一つのセンサ値xが|x|>=aなら、機器の動作を一時停止する。
次にこれらの判定結果を駆動部へ指令する(S126)。
さらに、停止スイッチが押されたまたは一時停止が解除されたなら終了し、そうでないなら上記処理を継続し、処理S124へ戻る(S127)。
<Falling judgment method 1>
FIG. 12 shows a first example of the fall determination method.
The first example of the fall determination method is to compare with each threshold value based on information acquired from various sensors, and to determine fall if any one is exceeded.
A simple and quick response is an advantage of the first example, but there is a lot of noise (misrecognition), so care should be taken.
In FIG. 12, after the start of determination (S121), each threshold value a corresponding to each measured value x is set as a threshold value for determining suspension (S122).
In the walking state measurement unit 200 (FIG. 2), the measurement value x is acquired from each sensor of the sensor provided in the waist swing measurement unit illustrated in FIG. 8 and the sensor provided in the crotch support unit 160 illustrated in FIG. 9 (S123). ). As each sensor, an acceleration sensor, a touch sensor, an angle sensor, an angular velocity sensor, and a pressure sensor are used.
The controller 300 (FIG. 2) acquires the information from the walking state measurement unit 200 (FIG. 2) (S124), and performs the following countermeasures according to each acquired measurement value x and its threshold value a (S125).
80% of each threshold value a (that is, 0.8 * a) and the threshold value a are compared with each measured value x. If any sensor value x satisfies | x | <0.8 * a, the assistance operation is continued. .
Otherwise, any at least one sensor value x is | x |> = 0.8a and | x | <a
Then stop the assistance operation and suppress the operation.
At this time, depending on how close the sensor value that satisfies this condition is to the threshold value, for example, 80% or more is evaluated as having a high degree of fall risk, 20 to 80% is evaluated as medium, and less than that is evaluated as being small.
This is used to cope with the fall shown in FIG. Otherwise, if any at least one sensor value x is | x |> = a, the operation of the device is paused.
Next, these determination results are commanded to the drive unit (S126).
Further, if the stop switch is pressed or the temporary stop is released, the process ends. If not, the above process is continued, and the process returns to the process S124 (S127).

〈転倒判定方法2〉
転倒判定方法の第2の例を図13に示す。
転倒判定方法の第2の例は、各種センサから取得した情報を基に、いわゆる判別分析により複数のセンサ情報を組み合わせ、転倒か否かを判定するものである。
複数の情報を組み合わせることで誤判定を防ぐことができることが、この第2の例の長所である。
また、判定確率をあらかじめ設定できる。
図13において、判定開始(S131)後、一時停止の判断の閾値として誤判別確率の目標値から対応する判別スコアを求め、これを閾値aと設定しておく(S132)。
歩行状態計測部200(図2)において各センサからの計測値xを取得する(S133)。各センサには加速度センサ、タッチセンサ、角度センサ、角速度センサ、圧センサが用いられる。
コントローラ300(図2)は歩行状態計測部200(図2)からそれらの情報を取得し(S134)、取得した各計測値xからその判別スコアcを計算し(S135)、閾値aに応じて次の対処を実施する(S136)。
判別スコアcに対応する閾値aの80%(即ち0.8*a)と閾値aとを各計測値xと比較し、
|x|<0.8aを満たすなら、介助動作を継続する。
そうでなくて、|x|>=0.8aかつ|x|<aなら、介助動作をやめて動作を抑制する。このとき、この条件を満たすセンサ値の割合により、転倒危険度の程度の大きい、中程度、小さいを評価する。
そうでなくて、|x|>=aなら、機器の動作を一時停止する。
次に、これらの判定結果を駆動部へ指令する(S137)。
さらに、停止スイッチが押されたまたは一時停止が解除されたなら終了し、そうでないなら上記処理を継続し、処理S134へ戻る(S138)。
<Falling judgment method 2>
FIG. 13 shows a second example of the fall determination method.
In the second example of the fall determination method, a plurality of sensor information is combined by so-called discriminant analysis based on information acquired from various sensors, and it is determined whether or not a fall has occurred.
The advantage of the second example is that erroneous determination can be prevented by combining a plurality of pieces of information.
In addition, the determination probability can be set in advance.
In FIG. 13, after the start of determination (S131), a corresponding determination score is obtained from the target value of the erroneous determination probability as a threshold value for determination of suspension, and this is set as a threshold value a (S132).
The measurement value x from each sensor is acquired in the walking state measurement unit 200 (FIG. 2) (S133). As each sensor, an acceleration sensor, a touch sensor, an angle sensor, an angular velocity sensor, and a pressure sensor are used.
The controller 300 (FIG. 2) acquires the information from the walking state measurement unit 200 (FIG. 2) (S134), calculates the discrimination score c from each acquired measurement value x (S135), and according to the threshold value a. The following measures are implemented (S136).
80% of the threshold value a corresponding to the discrimination score c (that is, 0.8 * a) and the threshold value a are compared with each measured value x,
If | x | <0.8a is satisfied, the assistance operation is continued.
Otherwise, if | x |> = 0.8a and | x | <a, the assistance operation is stopped and the operation is suppressed. At this time, depending on the ratio of sensor values satisfying this condition, the degree of risk of falling is evaluated as being large, medium, or small.
Otherwise, if | x |> = a, the operation of the device is paused.
Next, these determination results are commanded to the drive unit (S137).
Further, if the stop switch is pressed or the temporary stop is released, the process ends. If not, the above process is continued, and the process returns to the process S134 (S138).

〈転倒判定方法3〉
転倒判定方法の第3の例を図14に示す。
転倒判定方法の第3の例は、各種センサから取得した情報を基に、転倒前に足が速くなるなどの特徴に関係する条件がそろったら転倒と判定するものである。
設定する特徴に沿った確度の高い判定が可能なことが、この第3の例の長所である。
図14において、判定開始(S141)後、予め注目する特徴に関する計測値を選定し、それら計測値の各閾値aを設定しておく(S142)。例えば、歩行状態計測部200(図2)において、図9に示した股下支持部160に備えるセンサと図10に示した腰揺動計測部に備えるセンサの中から、腰の左右方向の揺動をとらえるセンサ、すなわち股下支持部160が水平面内回転軸(図9(B)の符号161)に備える角度センサ値に着目する。
歩行状態計測部200において各センサからの計測値xを取得する(S143)。各センサには加速度センサ、タッチセンサ、角度センサ、角速度センサ、圧センサが用いられる。
コントローラ300(図2)は歩行状態計測部200(図2)からそれらの情報を取得する(S144)。
コントローラ300は、取得した情報から、各計測値xとその閾値aに応じて次の対処を実施する(S145)。
すなわち、今回の計測値xがすべてその閾値aに応じて|x|>aを満たすなら、一時停止する。
そうでなければ、今回の計測値のうち少なくとも1個が|x|>0.8aを満たすなら、介助動作をやめて動作を抑制する。
このとき、この条件を満たすセンサ値の割合により、転倒危険度の程度の大きい、中程度、小さいを評価する。
そうでなければ、介助を継続する。
それらの判定結果を駆動部へ指令する(S146)。
さらに、停止スイッチが押されたか、または一時停止が解除されたなら終了し、そうでないなら上記処理を継続し、処理S144へ戻る(S148)。
<Falling judgment method 3>
FIG. 14 shows a third example of the fall determination method.
In the third example of the fall determination method, the fall is determined based on the information acquired from various sensors when conditions relating to characteristics such as a faster foot before the fall are met.
The advantage of this third example is that it is possible to determine with high accuracy according to the characteristics to be set.
In FIG. 14, after the start of determination (S141), measurement values relating to the feature of interest are selected in advance, and each threshold value a of these measurement values is set (S142). For example, in the walking state measurement unit 200 (FIG. 2), the waist swings in the left-right direction from the sensors provided in the crotch support unit 160 shown in FIG. 9 and the sensors provided in the waist swing measurement unit shown in FIG. Attention is paid to the angle sensor value provided on the horizontal axis of rotation (reference numeral 161 in FIG. 9B) of the sensor that captures the crotch, that is, the crotch support 160.
In the walking state measuring unit 200, the measurement value x from each sensor is acquired (S143). As each sensor, an acceleration sensor, a touch sensor, an angle sensor, an angular velocity sensor, and a pressure sensor are used.
The controller 300 (FIG. 2) acquires such information from the walking state measurement unit 200 (FIG. 2) (S144).
The controller 300 performs the following measures according to each measured value x and its threshold value a from the acquired information (S145).
That is, if all of the current measurement values x satisfy | x |> a according to the threshold value a, the process is temporarily stopped.
Otherwise, if at least one of the current measured values satisfies | x |> 0.8a, the assistance operation is stopped and the operation is suppressed.
At this time, depending on the ratio of sensor values satisfying this condition, the degree of risk of falling is evaluated as being large, medium, or small.
Otherwise, continue assistance.
These determination results are commanded to the drive unit (S146).
Further, if the stop switch is pressed or the temporary stop is released, the process ends. If not, the above process is continued, and the process returns to the process S144 (S148).

〈転倒判定方法4〉
転倒判定方法の第4の例を図15に示す。
転倒判定方法の第4の例は、各種センサから取得した情報を基に、移動平均を求め、同時に求める標準偏差を閾値として比較し、標準偏差を逸脱した場合に転倒と判定するものである。
状態の時間的な変化を考慮しながらセンサ値の急激な変化を転倒と判定することが、この第4の例の長所である。
図15において、判定開始(S151)後、予め歩行状態計測部200(図2)において各センサからの計測値xを取得する(S152)。各センサには加速度センサ、タッチセンサ、角度センサ、角速度センサ、圧センサが用いられる。
コントローラ300(図2)は歩行状態計測部200(図2)からそれらの情報を取得する(S153)。
コントローラ300は、センサ情報を取得するたびに、各計測値の移動平均σとこれに対応する標準偏差sdを求める(S154)。
今回の当該計測値xと移動平均σとの差の絶対値|x−σ|とを比較する(S155)。
ここで、今回の計測値のうち少なくとも1個が|x−σ|<sdなら、介助動作を継続する。
そうでなければ、今回の計測値のうち少なくとも1個が|x−σ|>=sdかつ|x−σ|<2sdなら、介助動作をやめて動作を抑制する。
このとき、この条件を満たすセンサ値の割合により、転倒危険度の程度の大きい、中程度、小さいを評価する。
そうでなければ、今回のすべての計測値について、|x−σ|>=2sdであり、機器の動作を一時停止し、それらの判定結果を駆動部へ指令する(S156)。
さらに、停止スイッチが押されたか、または一時停止が解除されたなら終了し、そうでないなら上記処理を継続し、処理S153へ戻る(S157)。
<Fall judging method 4>
FIG. 15 shows a fourth example of the fall determination method.
In the fourth example of the fall determination method, a moving average is obtained based on information acquired from various sensors, a standard deviation obtained at the same time is compared as a threshold value, and a fall is determined when the standard deviation is deviated.
It is an advantage of the fourth example that a sudden change in the sensor value is determined to fall while taking into account the temporal change in the state.
In FIG. 15, after the start of determination (S151), the measurement value x from each sensor is acquired in advance in the walking state measurement unit 200 (FIG. 2) (S152). As each sensor, an acceleration sensor, a touch sensor, an angle sensor, an angular velocity sensor, and a pressure sensor are used.
The controller 300 (FIG. 2) acquires such information from the walking state measurement unit 200 (FIG. 2) (S153).
Each time the controller 300 acquires sensor information, the controller 300 obtains a moving average σ of each measurement value and a standard deviation sd corresponding thereto (S154).
The absolute value | x−σ | of the difference between the current measured value x and the moving average σ is compared (S155).
Here, if at least one of the current measured values is | x−σ | <sd, the assistance operation is continued.
Otherwise, if at least one of the current measured values is | x−σ |> = sd and | x−σ | <2sd, the assistance operation is stopped and the operation is suppressed.
At this time, depending on the ratio of sensor values satisfying this condition, the degree of risk of falling is evaluated as being large, medium, or small.
Otherwise, for all the measured values this time, | x−σ |> = 2sd, the operation of the device is temporarily stopped, and the determination result is instructed to the drive unit (S156).
Further, if the stop switch is pressed or the temporary stop is released, the process ends. If not, the above process is continued, and the process returns to the process S153 (S157).

〈転倒への対処1〉
転倒への対処の第1の例を図16で示す。
転倒への対処の第1の例は、上記転倒の判定を受けて実施するものである。このために、歩行パターンの周期を低く抑えること、また可動範囲を制限することで歩行動作の安定性を上げるものである。例えば、移動部120への指令速度の低下、移動部120と体幹支持部130による腰揺動の指令速度の低下と腰揺動範囲の制限、腕振り計測部190の粘性向上、下肢駆動部に140よる下肢運動への介助の指令速度の低下、関節可動範囲の制限をする。
これらの対策は転倒の危険度によりさらに細かく分かれる。
転倒の危険性を中程度と判定した場合、移動部120の移動速度を低下させ、移動部120と体幹支持部130による腰揺動の速度を低下させ、股下支持部160の回転軸の粘性を上げ、腕振り計測部230(図8)において被介助者Pの手腕で把持する腕振り入力部190の部材の動作の粘性を上げ、下肢駆動部140の下肢運動の速度を低下させる。
転倒の危険性が大きいと判定した場合、移動部120の移動を停止させ、移動部120と体幹支持部130による腰揺動を停止させ、股下支持部160の回転を固定し、腕振り計測部230において被介助者Pの手腕で把持する部材の動作を固定し、下肢駆動部140の下肢運動を停止させる。
転倒の危険性が小さいと判定した場合、被介助者の腰の前後・左右・上下への3次元の揺動を介助するよう、腕振り計測部230への入力を基に被介助者Pの歩行周期に同期して、移動部120と体幹支持部130と下肢駆動部140とを協調して動作させる。
また、被介助者Pが手Ptで把持する腕の振り入力バー23Bと、腕の振り入力バー23Bを体幹支持部130に結合する回転軸23Jと、回転軸23Jに設けられた角度センサ23Aとブレーキ23BRとにおいて、ブレーキ23BRにより腕の振り入力バー23Bの動きを制限することで被介助者Pの腕Paの振りを抑制する。これも上記転倒危険度の評価結果に応じてブレーキをかける強さや腕振り可能な角度を角度センサで監視し制限する。
<Countermeasures for falls 1>
FIG. 16 shows a first example of dealing with a fall.
A first example of dealing with a fall is performed upon receiving the fall decision. For this reason, the stability of walking motion is improved by keeping the cycle of the walking pattern low and limiting the movable range. For example, a decrease in the command speed to the moving unit 120, a decrease in the command speed of hip swinging by the moving unit 120 and the trunk support unit 130 and limitation of the hip swing range, an improvement in the viscosity of the arm swing measuring unit 190, a lower limb driving unit 140 reduces the command speed of assistance to lower limb movement and limits the range of motion of the joint.
These measures are further divided according to the risk of falling.
When it is determined that the risk of falling is moderate, the moving speed of the moving unit 120 is decreased, the speed of hip swinging by the moving unit 120 and the trunk support unit 130 is decreased, and the viscosity of the rotation shaft of the crotch support unit 160 is decreased. The arm swing measurement unit 230 (FIG. 8) increases the viscosity of the operation of the arm swing input unit 190 held by the hand of the person being assisted P, and decreases the speed of the lower limb motion of the lower limb drive unit 140.
When it is determined that the risk of falling is large, the movement of the moving unit 120 is stopped, the hip swinging by the moving unit 120 and the trunk support unit 130 is stopped, the rotation of the crotch support unit 160 is fixed, and arm swing measurement is performed. The movement of the member gripped by the hand of the person being assisted P in the unit 230 is fixed, and the lower limb movement of the lower limb drive unit 140 is stopped.
If it is determined that the risk of falling is small, the assistance person's P's based on the input to the arm swing measurement unit 230 so as to assist the assistance person in three-dimensional swinging back and forth, left and right, and up and down. In synchronization with the walking cycle, the moving unit 120, the trunk support unit 130, and the lower limb drive unit 140 are operated in cooperation.
Further, an arm swing input bar 23B held by the person being assisted by the hand Pt, a rotation shaft 23J that couples the arm swing input bar 23B to the trunk support portion 130, and an angle sensor 23A provided on the rotation shaft 23J. And the brake 23BR, the movement of the arm swing input bar 23B is restricted by the brake 23BR, thereby suppressing the swing of the arm Pa of the person being assisted P. This also monitors and restricts the strength at which the brake is applied and the angle at which the arm can be swung according to the evaluation result of the fall risk.

〈転倒への対処2〉
転倒への対処の第2の例を図17で示す。
転倒への対処の第2の例も上記転倒の判定を受けて実施するものである。このために、本発明の装置への身体固定の度合を上げることで身体の動きを抑制し安定性をあげるものである。すなわち、図17(A)の体幹支持部130の股下支持部160のブレーキ16BRを強くかけること、図17(B)の体幹支持部130の腰揺動計測部220の内蔵エアバッグ13A1〜13A4の圧を上げること、図17(C)の下肢駆動部140の内蔵エアバッグ17A1、17A2の圧をあげることである。
具体的には、図17(A)の股下支持部160において、トーションバー16Tを介して体幹支持部130に結合され、角度センサ16Aとブレーキ16BRとを同軸上に備え、ブレーキ16BRにより腰支持部材180の姿勢変化を拘束する。これにより腰Phの急激な低下を防ぐことができる。
また、図17(B)の腰揺動計測部220において、被介助者Pの腰Phの動きを左右・後方から支持する体幹支持部130と、体幹の前方に備えた腰ベルト13Kと、腰ベルト13Kと体幹支持部材130とに備えた複数のエアバッグ13A1〜13A4を備えている。ここで、コントローラ300(図2)からの指令により各エアバッグ13A1〜13A4の圧を調整する。調整は図示していない圧力制御器によりエアバッグの各表面に配置された圧センサ13S1〜13S4の値で行われる。
転倒の危険性が小さいと判定した場合、コントローラ300から圧力制御器への指令によりエアバッグ13A1〜13A4の圧力を減らす。また腰揺動計測部220(図17(B))にて計測した圧センサ13S1〜13S4の計測値にしたがって、いわゆる柔軟制御を実施するよう下肢駆動部140への指令を生成する。
転倒の危険性が中程度以上のとき、コントローラ300から圧力制御器への指令によりエアバッグ13A1〜13A4の圧力を増やす。また、柔軟制御を停止するよう下肢駆動部140への指令を生成する。
<Countermeasures for falls 2>
FIG. 17 shows a second example of dealing with a fall.
The second example of dealing with a fall is also implemented upon receiving the fall decision. For this reason, the movement of the body is suppressed and the stability is increased by increasing the degree of body fixing to the device of the present invention. That is, the brake 16BR of the crotch support part 160 of the trunk support part 130 of FIG. 17A is strongly applied, and the built-in airbags 13A1 to 13 of the waist swing measurement part 220 of the trunk support part 130 of FIG. This is to increase the pressure of 13A4 and to increase the pressure of the built-in airbags 17A1 and 17A2 of the lower limb drive unit 140 in FIG.
Specifically, in the crotch support portion 160 of FIG. 17A, it is coupled to the trunk support portion 130 via the torsion bar 16T, and the angle sensor 16A and the brake 16BR are provided coaxially, and the waist is supported by the brake 16BR. The posture change of the member 180 is restrained. Thereby, the rapid fall of the waist Ph can be prevented.
Also, in the waist swing measurement unit 220 of FIG. 17B, a trunk support unit 130 that supports the movement of the waist Ph of the person being assisted from the left and right and the rear, and a waist belt 13K provided in front of the trunk. A plurality of airbags 13A1 to 13A4 provided in the waist belt 13K and the trunk support member 130 are provided. Here, the pressure of each of the airbags 13A1 to 13A4 is adjusted by a command from the controller 300 (FIG. 2). The adjustment is performed by the values of pressure sensors 13S1 to 13S4 arranged on each surface of the airbag by a pressure controller (not shown).
When it is determined that the risk of falling is small, the pressures of the airbags 13A1 to 13A4 are reduced by a command from the controller 300 to the pressure controller. In addition, a command to the lower limb drive unit 140 is generated to perform so-called flexible control according to the measurement values of the pressure sensors 13S1 to 13S4 measured by the waist swing measurement unit 220 (FIG. 17B).
When the risk of falling is moderate or higher, the pressure of the airbags 13A1 to 13A4 is increased by a command from the controller 300 to the pressure controller. In addition, a command to the lower limb drive unit 140 is generated so as to stop the flexible control.

〈通常訓練時の介助方法1〉
ここで柔軟制御について、図18及び図19を用いて説明する。
通常訓練時の介助方法の第1の例を、図18の機構構成と図19の動作例で説明する。この第1の例は、腰に対して柔らかく拘束し、腰の左右方向への負荷を検出し、これに倣うような柔軟な動作を実現するものである。
図18の機構構成において、移動部120は、独立二輪駆動の駆動輪12W、12Wと、体幹支持部130と、左右への旋回を行う移動部120で構成される。
体幹支持部130は、エアバッグ13A1〜13A4と腰ベルト13Kを介して被介助者Pの体幹である腰部Phを支持する。独立二輪駆動の駆動輪12W、12Wは、駆動輪によりその場での旋回機能を有する。ここで圧センサ13S1〜13S4で計測した圧情報を基に、ばね・ダンパ系で構成される柔軟モデル1800、1800で表現される機構を有するかのごとく左右への旋回を行う。
<Assistance method 1 during normal training>
Here, the flexible control will be described with reference to FIGS. 18 and 19.
A first example of the assistance method during normal training will be described with reference to the mechanism configuration in FIG. 18 and the operation example in FIG. In this first example, a restraint is softly restrained with respect to the waist, a load in the left-right direction of the waist is detected, and a flexible operation following this is realized.
In the mechanism configuration of FIG. 18, the moving unit 120 includes driving wheels 12W and 12W of independent two-wheel drive, a trunk support unit 130, and a moving unit 120 that turns left and right.
The trunk support part 130 supports the waist part Ph that is the trunk of the person being assisted P through the airbags 13A1 to 13A4 and the waist belt 13K. The independent two-wheel drive driving wheels 12W and 12W have a turning function on the spot by the driving wheels. Here, based on the pressure information measured by the pressure sensors 13S1 to 13S4, a left and right turn is performed as if it has a mechanism expressed by the flexible models 1800 and 1800 configured by a spring / damper system.

ここで、柔軟モデル1800の実現方法について図19を用いて説明する。
図19のステップS191で、圧センサ13S1、13S3(図18)で左右にかかる各圧p1、p2を検出する。
左右の圧力差p1−p2を基に、移動部120の旋回中心に対するトルクTを求める(S192)。
求めたトルクTと柔軟モデルの式T=B・dΘ/dt+K・Θから移動部の旋回角度θを求める(S193)。
求めた移動部の旋回指令値θを基に移動部駆動輪を駆動する(S194)。
Here, a method for realizing the flexible model 1800 will be described with reference to FIG.
In step S191 of FIG. 19, the pressure sensors 13S1 and 13S3 (FIG. 18) detect the pressures p1 and p2 applied to the left and right.
Based on the left-right pressure difference p1-p2, a torque T with respect to the turning center of the moving unit 120 is obtained (S192).
The turning angle θ of the moving part is obtained from the obtained torque T and the flexible model equation T = B · dΘ / dt + K · Θ (S193).
Based on the obtained turning command value θ of the moving unit, the moving unit driving wheel is driven (S194).

〈通常訓練時の介助方法2〉
通常訓練時の介助方法の第2の例は、体幹支持部130において図18の機構構成と図19の動作とは別の例を示すものとして、図20で腰左右・回旋揺動のための体幹支持部130の機構例を説明する。
図20において、移動部120に支持された平行リンク機構において、いずれも水平平面内で動作する2つの平行リンクA(200A)と平行リンクB(200B)で構成する。これらの平行リンク機構は各1個の駆動モータ20MA、20MBで独立に駆動される。駆動モータ20MAによりリンクA(200A)を変形させ、体幹の腰部Phを水平面内で左右横移動させる。
駆動モータ20MBによりリンクB(200B)で変形させ、腰部Phを水平面内で回旋させる。このとき下肢駆動部140を体幹支持部130の正面の向き130Fに常に平行な姿勢に保つことができる。これら腰と下肢との動きにより自然な歩行動作を実現できる。動きの詳細は以下に述べる。
<Assistance method 2 during regular training>
The second example of the assistance method at the time of normal training is shown as another example of the mechanism configuration in FIG. 18 and the operation in FIG. An example of the mechanism of the trunk support unit 130 will be described.
In FIG. 20, the parallel link mechanism supported by the moving unit 120 is composed of two parallel links A (200A) and parallel links B (200B) that operate in a horizontal plane. These parallel link mechanisms are independently driven by one drive motor 20MA, 20MB. The link A (200A) is deformed by the drive motor 20MA, and the waist portion Ph of the trunk is moved laterally in the horizontal plane.
The drive motor 20MB is deformed by the link B (200B), and the waist Ph is rotated in a horizontal plane. At this time, it is possible to keep the lower limb drive unit 140 in a posture that is always parallel to the front direction 130F of the trunk support unit 130. A natural walking motion can be realized by the movement of these lower back and lower limbs. Details of the movement are described below.

〈通常訓練時の介助方法3〉
通常訓練時の介助方法の第3の例は、腰が上下・左右・回転の3軸方向の動きに同期して揺動する例である。
図21は通常訓練時の介助方法の第3の例を説明する図で、(A)は足の接地状態と腰揺動との関係を示す図で、(B)は腰揺動を後方から見た図である。(A)の波形の周期は歩行に同期しており、左右の振幅は腰中心が足底より出ない程度としている。横軸は時間tである。
図21(A)の足の接地状態と腰揺動との関係をみると、歩行に同期した周期において、腰を左右に揺動するよう体幹支持部130を通じて介助する。すなわち、コントローラ300(図2)において、駆動部100(図2)の移動部120(図2)の体幹支持部130(図2)と下肢駆動部140(図2)とを協調して動作させる。その際、被介助者の腰の動きにおいて、足の接地状態に応じて自然な歩行動作となるよう図21(B)のように腰の揺動を介助する。
すなわち、図21(B)で上から2番目の立脚中期(右脚接地)には、腰の水平面での腰の左旋回と、前額面での左旋回と、右側方へ揺動に対する介助動作を同時に実行する。
また、図21(B)で上から4番目の立脚中期(左脚接地)には、腰の水平面での右旋回と、前額面での右旋回と、左側方へ揺動に対する介助動作を同時に実行する。
また、図21(B)で1番上の両脚支持期においては、直前の立脚中期が左脚接地であれば水平面での左旋回と、前額面での左旋回と、側方揺動が無いことに対する介助動作を実行する。
また、図21(B)で上から3番目の直前の立脚中期が右脚接地であれば、水平面での右旋回と、前額面での右旋回と、側方揺動が無いことに対する介助動作を実行する。
<Assistance method 3 during regular training>
The third example of the assistance method during normal training is an example in which the waist swings in synchronism with the movements in the three axial directions of up / down, left / right, and rotation.
FIG. 21 is a diagram for explaining a third example of the assistance method during normal training. FIG. 21A is a diagram showing the relationship between the ground contact state of the foot and hip swinging. FIG. FIG. The period of the waveform of (A) is synchronized with walking, and the left and right amplitudes are set such that the center of the waist does not protrude from the sole. The horizontal axis is time t.
Looking at the relationship between the ground contact state of the foot and the waist swing in FIG. 21 (A), assistance is provided through the trunk support unit 130 so that the waist swings left and right in a cycle synchronized with walking. That is, in the controller 300 (FIG. 2), the trunk support unit 130 (FIG. 2) and the lower limb drive unit 140 (FIG. 2) of the moving unit 120 (FIG. 2) of the drive unit 100 (FIG. 2) operate in cooperation. Let At that time, in the movement of the waist of the person being assisted, the swinging of the waist is assisted as shown in FIG. 21B so that a natural walking motion is performed according to the ground contact state of the foot.
That is, in the middle of the second stance from the top in FIG. 21 (B) (right leg ground contact), an assist operation for swinging the hips left on the horizontal surface of the waist, turning left on the frontal plane, and swinging to the right. Are executed at the same time.
In addition, in the middle of the fourth stance from the top in FIG. 21 (B) (left leg ground contact), the assisting operation for the right turn on the horizontal surface of the waist, the right turn on the frontal plane, and the swinging to the left side. Are executed at the same time.
Also, in the top both-leg support period in FIG. 21 (B), if the immediately preceding middle stance phase is the left leg contact, there is no left turn on the horizontal plane, left turn on the front face, and no side swing. Assistance for this is executed.
In addition, if the right middle of the stance in the third leg from the top in FIG. 21 (B) is a right leg contact, the right turn on the horizontal plane, the right turn on the frontal plane, and no side swing Perform assistance actions.

〈通常訓練時の介助方法4〉
通常訓練時の介助方法の第4の例を図22で説明する。
図22の動作と図21の動作とは同期して実施される。
コントローラ300(図2)において、全身の協調動作を介助するよう制御を実施する。腕振り動作に股屈伸動作と腰の揺動を同期させるものである。すなわち、腕振り計測部230(図8)への入力値すなわち手で把持するバーの回転角度を計測する。一方の腕と同側の下肢とにおいて互いの前後の振り動作の位相が180度ずれるように、駆動部100(図2)への指令を発生する(図22の線図参照)。図22は右肩と右股の各前後方向の角度が同期する様子を示している。左肩・左股の角度も同様に同期する。ただし、右側と左側とは位相が半周期ずれる。
なお、腕振り計測部230においてモータを組み込み、反力を発生させることもできる。腕振り計測部230をマスタ、コントローラ300が協調制御する移動部120(図2)の体幹支持部130(図2)と下肢駆動部140(図2)とをスレーブとする、いわゆるロボット工学におけるマスタ・スレーブ制御またはバイラテラル制御を実現できる。すなわち、腰や大腿が介助される際の反力の一部を感じながら、腕振り計測部230を動かすことができる。
この反力により腰や下肢の感覚が喪失した被介助者Pにおいても、腕への反力で腰や下肢の動きを感じることができる。
<Assistance method 4 during regular training>
A fourth example of the assistance method during normal training will be described with reference to FIG.
The operation of FIG. 22 and the operation of FIG. 21 are performed in synchronization.
In the controller 300 (FIG. 2), control is performed so as to assist the cooperative operation of the whole body. The arm swinging motion synchronizes the crotch bending and stretching motion and the swing of the waist. That is, the input value to the arm swing measurement unit 230 (FIG. 8), that is, the rotation angle of the bar gripped by the hand is measured. A command to the drive unit 100 (FIG. 2) is generated so that the phases of the swinging motions of the front and back of each arm and the lower limb on the same side are shifted by 180 degrees (see the diagram of FIG. 22). FIG. 22 shows how the angles of the front and rear directions of the right shoulder and the right crotch are synchronized. The left shoulder and left crotch angles are also synchronized. However, the right side and the left side are out of phase by a half period.
Note that a reaction force can be generated by incorporating a motor in the arm swing measurement unit 230. In so-called robot engineering, the arm swing measurement unit 230 is a master, and the trunk support unit 130 (FIG. 2) and the lower limb drive unit 140 (FIG. 2) of the moving unit 120 (FIG. 2) that the controller 300 controls cooperatively are slaves. Master / slave control or bilateral control can be realized. That is, the arm swing measurement unit 230 can be moved while feeling a part of the reaction force when the waist and thighs are assisted.
Even in the care recipient P who has lost the sense of the lower back and lower limbs by this reaction force, the movement of the lower back and lower limbs can be felt by the reaction force on the arms.

以上のように、本発明によれば、高い安全性、特に転倒を防止でき、静的歩行パターンから動的歩行パターンまでを介助し、残存する随意性を生かすことのでき、疲労が少なく長時間の訓練ができ、大掛かりでなく移動式の歩行訓練が可能となる歩行介助ロボットが得られる。   As described above, according to the present invention, high safety, in particular, a fall can be prevented, the static walking pattern to the dynamic walking pattern can be assisted, and the remaining voluntary property can be utilized, and fatigue is reduced for a long time. Thus, a walking assistance robot that can perform mobile walking training instead of large-scale training can be obtained.

10 歩行介助ロボット
12A アンプ
12G ギア
12M モータ
12S シャフト
12W 駆動輪
13B 連結アーム
13F 係止孔
13L 二股アームの左アーム
13R 二股アームの右アーム
13M モータ
14L L型リンク
14S シャフト
14M/G ギア付きモータ
16A 回転角度を測る角度センサ
16BR 回転を停止するブレーキ
16B 腰ベルト
16D 大腿ベルト
16F 係止部
16R 連結ベルト
16T トーションバー
17A エアバッグ
17B 大腿ベルト
17F 面ファスナー
17H コ字状プラスチック枠
18A エアバッグ
18B 腹ベルト
18P 圧センサ
18S 圧または加速度センサ
23A 角度センサ
23B 入力バー
23BR ブレーキ
23J 回転軸
100 駆動部
120 移動部である車体
130 体幹支持部
131 角度センサ
132 角度センサ
140 下肢駆動部
160 股下支持部
161 水平面内にフリーに回転し角度センサを有する回転軸
162 垂直面内に回転し角度センサおよびブレーキとを有する回転軸
163 被着部
170 大腿支持部
180 腰支持部材
190 腕の振り入力部
200 歩行状態計測部
210 股下計測部
220 腰揺動計測部
300 コントローラ
P 被介助者
Pd 大腿
Ph 腰
Pt 手
Pa 上肢
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Walking assistance robot 12A Amplifier 12G Gear 12M Motor 12S Shaft 12W Drive wheel 13B Connecting arm 13F Locking hole 13L Left arm 13R of bifurcated arm Right arm 13M of bifurcated arm Motor 14L L type link 14S Shaft 14M / G Motor 16A with gear Rotation Angle sensor 16BR that measures the angle Brake 16B that stops rotation Waist belt 16D Thigh belt 16F Locking portion 16R Connection belt 16T Torsion bar 17A Airbag 17B Thigh belt 17F Hook fastener 17H U-shaped plastic frame 18A Airbag 18B Abdominal belt 18P Pressure Sensor 18S Pressure or acceleration sensor 23A Angle sensor 23B Input bar 23BR Brake 23J Rotating shaft 100 Driving unit 120 Car body 130 as moving unit Trunk support unit 131 Angle sensor 132 Degree sensor 140 Lower limb drive unit 160 Inseam support unit 161 Rotation shaft 162 that rotates freely in a horizontal plane and has an angle sensor Rotation shaft 163 that rotates in a vertical plane and has an angle sensor and a brake Adhering unit 170 Thigh support unit 180 Waist Support member 190 Arm swing input unit 200 Walking state measurement unit 210 Inseam measurement unit 220 Hip swing measurement unit 300 Controller P Assisted person Pd Thigh Ph Waist Pt Hand Pa Upper limb

Claims (19)

被介助者の身体に装着して前記被介助者の歩行を訓練する駆動部と、
前記被介助者の体幹の運動を計測するセンサ、下肢の運動を計測するセンサ、および腕の振りを計測するセンサを備えた歩行状態計測部と、
前記各センサの計測結果から前記被介助者が転倒するか否かを判定し、「転倒」と判断した場合にはこれを防ぐ指令を生成し、また「転倒でない」と判断した場合には通常訓練としての指令を生成し、生成した前記指令を前記駆動部のサーボ系に与えてこれを制御するコントローラと、
を有する歩行介助ロボットであって、
前記駆動部が、前記被介助者の前後・左右旋回への身体全体の移動を介助または抑制し、かつ前記被介助者の腰の横移動を含む揺動に関して介助または抑制する独立二輪駆動の駆動輪を備えた移動部と、
前記被介助者の腰の旋回を含む揺動に関して介助または拘束し、かつ前記被介助者の腕の振りを入力する腕振り入力部による入力を介助または抑制する体幹支持部と、
前記被介助者の股・膝・足の関節まわりの下肢の運動を介助または抑制する下肢駆動部を有することを特徴とする歩行介助ロボット。
A drive unit that is worn on the body of the person being assisted and trained to walk the person being assisted;
A walking state measuring unit comprising a sensor that measures the trunk movement of the care recipient, a sensor that measures the movement of the lower limbs, and a sensor that measures the swing of the arm;
It is determined from the measurement results of each sensor whether or not the caregiver falls, and if it is determined to be “falling”, a command to prevent this is generated, and if it is determined that “not to fall”, it is normal A controller for generating a command as training, and giving the generated command to the servo system of the drive unit to control it;
A walking assistance robot having
Independent two-wheel drive drive in which the drive unit assists or suppresses the movement of the entire person in the back-and-forth / left-right turn of the person being assisted and suppresses or assists with respect to swinging including lateral movement of the person being assisted by the waist A moving part with a ring;
A trunk support unit that assists or restrains the swing including turning of the person being assisted, and assists or suppresses input by an arm swing input unit that inputs the swing of the person being assisted;
A walking assistance robot, comprising: a lower limb driving unit that assists or suppresses movement of a lower limb around a joint of a hip, knee, and foot of the person being assisted.
前記移動部が、独立2輪の駆動輪を有しており、電源と制御部分を内蔵する車体から成り、
前記体幹支持部が、前記車体に連結されて、前記被介助者の体幹の腰部を支持して腰誘導のための水平軸方向の回転駆動軸を有し、
前記腕の振り入力部が、前記体幹支持部に連結されて、前記被介助者の腕の振りを入力し、
前記下肢駆動部が、前記体幹支持部に連結されて、前記被介助者の下肢を駆動し、さらに、
前記体幹支持部に連結されて、前記被介助者の股を下から支持する股下支持部を有することを特徴とする請求項1記載の歩行介助ロボット。
The moving part has independent two driving wheels, and is composed of a vehicle body incorporating a power source and a control part,
The trunk support unit is connected to the vehicle body and has a horizontal axis rotation drive shaft for supporting the waist of the person being supported to support the waist of the person being supported;
The arm swing input unit is connected to the trunk support unit, and inputs the swing of the person being assisted,
The lower limb drive unit is connected to the trunk support unit to drive the lower limb of the person being assisted;
The walking assistance robot according to claim 1, further comprising a crotch support unit that is coupled to the trunk support unit and supports the crotch of the person being assisted from below.
前記体幹支持部が、前記移動部に水平軸方向の回転駆動するギアとモータを介して連結し、前記被介助者の腰を左右から支持し体幹を後方から支持する二股部材を前記水平軸の先端に有し、
前記下肢駆動部が、前記体幹支持部の前記二股部材に前記被介助者の左右の下肢をそれぞれ独立に駆動する一対のギアとモータを介して連結されて、かつ前記歩行状態計測部のセンサとアンプを搭載することを特徴とする請求項記載の歩行介助ロボット。
The trunk support unit is connected to the moving unit via a gear and a motor that rotationally drives in the horizontal axis direction, and supports a bifurcated member that supports the waist of the person being supported from the left and right and supports the trunk from the rear. At the end of the shaft,
The lower limb drive unit is connected to the bifurcated member of the trunk support unit via a pair of gears and a motor that independently drive the left and right lower limbs of the person being assisted, and the sensor of the walking state measurement unit walking aid robot according to claim 1, wherein the mounting the amplifier and.
前記股下支持部が、前記体幹支持部に結合されて、その先端が前記被介助者の股下に配置し前記被介助者の股が沈下した際にこれを支持する支持部材と、
前記支持部材に前記被介助者の腰の動作を計測するセンサと下肢の大腿の前後左右上下の動作を計測するセンサを備え、
前記体幹支持部の前記被介助者の腰の動きを計測するセンサを備えた腰揺動計測部を備え、
前記被介助者の上肢の動きを計測するセンサを備えた腕振り入力部を備えた
ことを特徴とする請求項記載の歩行介助ロボット。
The crotch support unit is coupled to the trunk support unit, and a support member that supports the crotch of the person being assisted when the tip thereof is disposed in the crotch of the person being assisted and the crotch of the person being assisted sinks;
The support member includes a sensor for measuring the waist movement of the person being assisted and a sensor for measuring the front / rear / left / right / up / down movements of the lower limb thighs,
A waist swing measuring unit provided with a sensor for measuring the waist movement of the caregiver of the trunk support unit;
The walking assistance robot according to claim 2, further comprising an arm swing input unit including a sensor for measuring a movement of an upper limb of the person being assisted.
前記コントローラが、以下のステップ(1)および(2)を実行することを特徴とする請求項1記載の歩行介助ロボット。
(1)予め定めておいた各計測値の閾値aと、前記歩行状態計測部において取得された各計測値xを基に、それに対応する閾値aの80%(0.8*a)と閾値aとを各計測値xと比較して、次の(イ)〜(ハ)のいずれかの判定をするステップと、
(イ)いずれのセンサ値xも|x|<0.8aを満たすなら、「前記介助動作を継続」と判定する。
(ロ)いずれかのセンサ値xが、a>|x|>=0.8aなら、「前記介助動作を抑制」と判定する。
(ハ)さらに、いずれかのセンサ値xが|x|>=aなら、「前記駆動部の動作を一時停止」と判定する。
(2)上記判定結果を前記駆動部へ指令するステップ。
The walking assistance robot according to claim 1, wherein the controller executes the following steps (1) and (2).
(1) Based on the predetermined threshold value a of each measurement value and each measurement value x acquired in the walking state measurement unit, 80% (0.8 * a) of the corresponding threshold value a and the threshold value comparing a with each measured value x and determining any of the following (A) to (C);
(A) If any sensor value x satisfies | x | <0.8a, it is determined that “the assistance operation is continued” .
(B) If any sensor value x is a> | x |> = 0.8a, it is determined that “the assisting operation is suppressed” .
(C) Further, if any one of the sensor values x is | x |> = a, it is determined that the operation of the driving unit is temporarily stopped” .
(2) A step of commanding the determination result to the drive unit.
前記コントローラが、以下のステップ(1)〜(4)を実行することを特徴とする請求項1記載の歩行介助ロボット。
(1)一時停止の判断の閾値として誤判別確率の目標値から対応する判別スコアを求め、これを閾値aと予め定めるステップと、
(2)前記歩行状態計測部において取得された各計測値xを基に、該計測値の判別スコアcを求めるステップと、
(3)各計測値xに対応する閾値aの80%(0.8*a)と前記閾値aとを前記各計測値xに対応する判別スコアcと比較して次の(イ)〜(ハ)のいずれかの判定をするステップと、
(イ) ||<0.8aを満たすなら、「前記介助動作を継続」と判定する。
(ロ) a>||>=0.8aなら、「前記介助動作を抑制」と判定する。
(ハ) ||>=aなら、「前記駆動部の動作を一時停止」と判定する。
(4)上記判定結果を前記駆動部へ指令するステップ。
The walking assist robot according to claim 1, wherein the controller executes the following steps (1) to (4).
(1) determining a corresponding discrimination score from a target value of misclassification probability as a threshold value for judgment of pause, and predetermining this as a threshold value a;
(2) obtaining a discrimination score c of the measurement value based on each measurement value x acquired in the walking state measurement unit;
(3) 80% (0.8 * a) of the threshold value a corresponding to each measurement value x and the threshold value a are compared with the discrimination score c corresponding to each measurement value x , and the following (a) to (a): A step of determining any of (c),
(A) If | c | <0.8a is satisfied, it is determined that “the assistance operation is continued” .
(B) If a> | c |> = 0.8a, it is determined that “the assisting action is suppressed” .
(C) If | c |> = a, it is determined that the operation of the drive unit is temporarily stopped” .
(4) Commanding the determination result to the drive unit.
前記コントローラが、以下のステップ(1)〜(3)を実行することを特徴とする請求項1記載の歩行介助ロボット。
(1)注目する特徴に関する計測値を予め選定し、それら計測値の各閾値aを設定するステップ、
(2)前記歩行状態計測部において取得された計測値を基に、前記計測値に対応する閾値aを前記各計測値xと比較して、次の(イ)〜(ハ)のいずれかの判定をするステップと、
(イ) 今回の計測値xがすべてその閾値aに応じて|x|>aを満たすなら、「前記駆動部の動作を一時停止」と判定する。
(ロ) (イ)でなければ、今回の計測値のうち少なくとも1個が|x|>0.8aを満たすなら、「前記介助動作を抑制」と判定する。
(ハ) (ロ)でなければ、「前記介助動作を継続」と判定する。
(3)上記判定結果を前記駆動部へ指令するステップ。
The walking assistance robot according to claim 1, wherein the controller executes the following steps (1) to (3).
(1) a step of selecting in advance measurement values relating to the feature of interest and setting each threshold value a of the measurement values;
(2) Based on the measurement value acquired in the walking state measurement unit, the threshold value a corresponding to the measurement value is compared with each measurement value x, and any one of the following (A) to (C) A step of making a decision;
(A) If all the current measurement values x satisfy | x |> a according to the threshold value a, it is determined that the operation of the drive unit is temporarily stopped” .
(B) If not (i), if at least one of the current measured values satisfies | x |> 0.8a, it is determined that “the assisting operation is suppressed” .
(C) If not (b), it is determined that “the assistance operation is continued” .
(3) A step of commanding the determination result to the drive unit.
前記コントローラが、以下のステップ(1)〜(3)を実行することを特徴とする請求項1記載の歩行介助ロボット。
(1)前記歩行状態計測部において取得された現在および過去のセンサ情報を基に、各計測値の移動平均σと標準偏差sdを求めるステップ、
(2)少なくとも1つの計測値において、今回の当該計測値xと前記移動平均σとの差の絶対値|x−σ|と前記標準偏差sdとを比較して、次の(イ)〜(ハ)のいずれかの判定をするステップと、
(イ)|x−σ|<sdなら、「前記介助動作を継続」と判定する。
(ロ) 2sd>|x−σ|>=sdなら、「前記介助動作を抑制」と判定する。
(ハ)|x−σ|>=2sdなら、「前記駆動部の動作を一時停止」と判定する。
(3)上記判定結果を前記駆動部へ指令するステップ。
The walking assistance robot according to claim 1, wherein the controller executes the following steps (1) to (3).
(1) A step of obtaining a moving average σ and a standard deviation sd of each measurement value based on current and past sensor information acquired by the walking state measurement unit;
(2) In at least one measurement value, the absolute value | x−σ | of the difference between the current measurement value x and the moving average σ is compared with the standard deviation sd. A step of determining any of (c),
(A) If | x−σ | <sd, it is determined that “the assistance operation is continued” .
(B) If 2sd> | x−σ |> = sd, it is determined that “the assisting action is suppressed” .
(C) If | x−σ |> = 2sd, it is determined that the operation of the driving unit is temporarily stopped” .
(3) A step of commanding the determination result to the drive unit.
前記コントローラが、
(1)動作を抑制と判定した場合、次の(イ)〜(ホ)の1つ以上を行わせ、
(イ)前記移動部の移動速度を低下させ、
(ロ)前記移動部と体幹支持部による腰揺動の速度を低下させ、
(ハ)前記股下支持部の回転軸の粘性を上げ、
(ニ)前記腕振り入力部において被介助者の手腕で把持する部材の動作の粘性を上げ、
(ホ)前記下肢駆動部の下肢運動の速度を低下させ、
(2)動作を一時停止と判定した場合、次の(へ)〜(ヌ)の1つ以上を行わせ、
(ヘ)前記移動部の移動を停止させ、
(ト)前記移動部と体幹支持部による腰揺動を停止させ、
(チ)前記股下支持部の回転を固定し、
(リ)前記腕振り入力部において被介助者の手腕で把持する部材の動作を固定し、
(ヌ)前記下肢駆動部の下肢運動を停止させ、
(3)動作を継続と判定した場合、次の(ル)を行わせる
(ル)前記被介助者の腰の前額面内旋回・横方向移動の2次元の揺動を介助するよう、前記腕振り入力部への入力を基に前記被介助者の歩行周期を推定しこれに同期して、前記駆動部の移動部と前記体幹支持部と前記下肢駆動部とを協調して動作させる。
ことを特徴とする請求項5〜8のいずれか1つの請求項記載の歩行介助ロボット。
The controller is
(1) If it is determined that the operation is suppressed, one or more of the following (A) to (E) are performed,
(A) Decreasing the moving speed of the moving part,
(B) Decreasing the speed of hip swinging by the moving part and trunk support part,
(C) Increasing the viscosity of the rotation shaft of the crotch support part,
(D) Increasing the viscosity of the movement of the member gripped by the hand of the person being assisted in the arm swing input unit;
(E) Decrease the speed of the lower limb movement of the lower limb drive unit,
(2) If the operation is determined to be paused, perform one or more of the following (to) to (nu),
(F) Stop the movement of the moving part,
(G) Stop hip swinging by the moving part and trunk support part,
(H) fixing the rotation of the crotch support part,
(I) fixing the movement of the member gripped by the hand of the person being assisted in the arm swing input unit;
(Nu) Stop the lower limb movement of the lower limb drive unit,
(3) When it is determined that the operation is to be continued , the next (Le) is performed. (Le) The arm so as to assist the two-dimensional swinging of the hip of the person being assisted in the frontal plane and the lateral movement. Based on the input to the swing input unit, the walking period of the person being assisted is estimated, and in synchronization with this, the moving unit of the driving unit, the trunk support unit, and the lower limb driving unit are operated in a coordinated manner.
The walking assistance robot according to any one of claims 5 to 8, wherein the walking assistance robot is characterized.
前記腕振り入力部が、前記被介助者の手で把持するための腕の振り入力バーと、該腕の振り入力バーを前記体幹支持部に結合する回転軸と、該回転軸に角度センサとブレーキとを有し、該ブレーキにより前記腕の振り入力バーの動きを制限することで前記腕の振りを抑制することを特徴とする請求項記載の歩行介助ロボット。 The arm swing input unit includes an arm swing input bar for gripping with the caregiver's hand, a rotation shaft for coupling the arm swing input bar to the trunk support unit, and an angle sensor on the rotation shaft. The walking assistance robot according to claim 4 , further comprising: a brake and a brake, wherein the movement of the arm swing input bar is restricted by the brake to suppress the swing of the arm. 前記股下支持部が、トーションバーを介して前記体幹支持部に結合され、角度センサとブレーキとを同軸上に備え、前記角度センサにより前記腰を支持する部材の姿勢を計測し、圧力・加速度・接触圧のいずれかを計測するセンサを前記腰を支持する部材の前記回転軸付近の複数箇所に備え、腰の前額面内旋回・横方向移動の2次元の揺動と負荷を計測し、前記ブレーキにより前記腰を支持する部材の姿勢変化を拘束することを特徴とする請求項記載の歩行介助ロボット。 The crotch support unit is coupled to the trunk support unit via a torsion bar, and includes an angle sensor and a brake coaxially, and measures the posture of a member that supports the waist by the angle sensor, and pressure / acceleration・ A sensor for measuring any one of the contact pressures is provided at a plurality of locations near the rotation axis of the member that supports the waist, and the two-dimensional swing and load of the waist in the frontal plane turning and lateral movement are measured, The walking assistance robot according to claim 4, wherein a posture change of a member that supports the waist is restrained by the brake. 前記腰揺動計測部が、
被介助者の体幹の前方に備えた腰ベルトと
前記腰ベルトおよび前記体幹支持部材に備えた各エアバッグと、
前記コントローラからの指令により前記各エアバッグの圧を調整する圧力制御器と、
前記エアバッグの各表面に配置された圧センサとを備えて成ることを特徴とする請求項記載の歩行介助ロボット。
The waist swing measurement unit is
A waist belt provided in front of the trunk of the person being assisted ,
Each airbag provided to the waist belt and the trunk support member;
A pressure controller that adjusts the pressure of each airbag according to a command from the controller;
The walking assistance robot according to claim 4 , further comprising a pressure sensor disposed on each surface of the airbag.
前記コントローラが、
前記動作を継続と判定した場合、前記エアバッグの圧力を減らしかつ前記腰揺動計測部にて計測した前記圧センサの計測値にしたがって柔軟制御を実施するよう前記下肢駆動部への指令を生成し、
前記動作を抑制と判定した場合、前記エアバッグの圧力を増やしかつ柔軟制御を抑制するよう前記下肢駆動部への指令を生成し、
前記動作を一時停止と判定した場合、前記エアバッグの圧力をさらに増やしかつ柔軟制御を停止するよう前記下肢駆動部への指令を生成することを特徴とする請求項5〜8、12のいずれか1項記載の歩行介助ロボット。
The controller is
If it is determined that the operation is to be continued , a command is generated to the lower limb drive unit so as to reduce the pressure of the airbag and perform flexible control according to the measurement value of the pressure sensor measured by the waist swing measurement unit. And
If the action is determined to be suppressed, generate a command to the lower limb drive unit to increase the pressure of the airbag and suppress flexible control,
The command to the lower limb drive unit is generated to further increase the pressure of the airbag and stop the flexible control when the operation is determined to be temporarily stopped . walking aid robot according (1).
前記移動部が、前記駆動輪によるその場での旋回機能を有し、かつ、前記圧センサで計測した圧情報を基にばね・ダンパ系で構成される柔軟モデルを実現する柔軟制御で表現される機構を有するかのごとく前記旋回機能が左右への旋回を行うことを特徴とする請求項12又は13記載の歩行介助ロボット。 The moving part has an on-site turning function by the driving wheel, and is expressed by flexible control that realizes a flexible model composed of a spring / damper system based on pressure information measured by the pressure sensor. The walking assistance robot according to claim 12 or 13, wherein the turning function turns left and right as if having a mechanism. 前記移動部が、前記圧センサで左にかかる圧p1と右にかかる圧p2の各検出を行い、左右の圧力差p1−p2を基に前記移動部の旋回中心に対するトルクTを求め、前記トルクと前記柔軟モデルから旋回角度θを求め、前記移動部旋回指令値θを基に前記移動部の各駆動輪を駆動することを特徴とする請求項14記載の歩行介助ロボット。 The moving unit detects the pressure p1 applied to the left and the pressure p2 applied to the right by the pressure sensor, obtains a torque T with respect to the turning center of the moving unit based on a pressure difference p1-p2 between the left and right, and The walking assistance robot according to claim 14 , wherein a turning angle θ is obtained from the flexible model and each driving wheel of the moving unit is driven based on the moving unit turning command value θ. 前記体幹支持部が、
前記移動部に支持されて、いずれも水平平面内で動作する第1平行リンクと第2平行リンクを備え、かついずれのリンクも各1個の駆動モータで独立に駆動され、
前記被介助者の体幹を前記第1平行リンクで横方向の直進移動を、前記第2平行リンクで水平面内の旋回を介助し
前記第1平行リンクの動作と同期して前後方向に移動しかつ前記第1平行リンクの動きで生じる前後方向の動きを打ち消すように移動する移動部の動きにより横方向の直進移動を実現することを特徴とする請求項記載の歩行介助ロボット。
The trunk support part is
Supported by the moving unit, each of which includes a first parallel link and a second parallel link that operate in a horizontal plane, and each link is independently driven by one drive motor,
Assisting the trunk of the person being assisted with the first parallel link in the lateral direction , turning the second parallel link in a horizontal plane,
Realizing a rectilinear movement in the lateral direction by the movement of the moving unit that moves in the front-rear direction in synchronization with the operation of the first parallel link and moves to cancel the movement in the front-rear direction caused by the movement of the first parallel link. The walking assistance robot according to claim 1 .
前記コントローラが、
前記駆動部内の前記移動部と前記体幹支持部と前記下肢駆動部とを協調して動作させる際、被介助者の腰の動きが足の接地状態に応じて変化することに着目して被介助者の足の接地状態に応じて、
(1)立脚中期(右脚接地)には、腰の水平面での左旋回と前額面での左旋回と右側方へ揺動に対する介助動作を同時に実行し、
(2)立脚中期(左脚接地)には、腰の水平面での右旋回と前額面での右旋回と左側方へ揺動に対する介助動作を同時に実行し、
(3)両脚支持期においては、
(イ)直前の立脚中期が左脚接地であれば水平面での左旋回と前額面での左旋回と側方揺動が無いことに対する介助動作を実行し、
(ロ)直前の立脚中期が右脚接地であれば水平面での右旋回と前額面での右旋回と側方揺動が無いことに対する介助動作を実行すること
を特徴とする請求項16記載の歩行介助ロボット。
The controller is
Paying attention to the fact that the movement of the lower back of the person being assisted changes in accordance with the ground contact state when the moving part, the trunk support part and the lower limb driving part in the driving part are operated in a coordinated manner. Depending on the ground contact state of the caregiver ’s foot,
(1) During the middle stage of stance (right leg ground contact), the left turn on the hip horizontal plane, the left turn on the front face, and the assisting action for swinging to the right side are executed simultaneously.
(2) During the middle stage of stance (left leg ground contact), simultaneously perform a right turn on the horizontal surface of the waist, a right turn on the frontal face and a swinging motion to the left,
(3) During both legs support period
(A) If the middle stage of the stance is the left leg ground contact, the left turn on the horizontal plane, the left turn on the front face, and the absence of side swing,
(B) If the middle stage of the immediately preceding stance is the right leg ground contact, an assisting operation is performed for a right turn on the horizontal plane, a right turn on the frontal plane, and no side swing. The described walking assistance robot.
前記コントローラが、
前記腕振り入力部への入力値である前記被介助者が手で把持する前記腕の振り入力バーの回転角度において、一方の腕と同側の下肢とにおいて互いの前後の振り動作の位相が180度ずれるように、前記駆動部への指令を生成することを特徴とする請求項5〜8、10のいずれか1項記載の歩行介助ロボット。
The controller is
At the rotation angle of the swing input bar of the arm that is held by the caregiver, which is an input value to the arm swing input unit , the phase of the swing motions of the front and back of each other is between one arm and the lower limb on the same side. The walking assistance robot according to any one of claims 5 to 8, wherein a command to the driving unit is generated so as to be shifted by 180 degrees.
被介助者の身体に装着して前記被介助者の歩行を訓練する駆動部と、
前記被介助者の体幹の運動を計測するセンサ、下肢の運動を計測するセンサ、および腕の振りを計測するセンサを備えた歩行状態計測部と、
前記各センサの計測結果から前記被介助者が転倒するか否かを判定し、「転倒」と判断した場合にはこれを防ぐ指令を生成し、また「転倒でない」と判断した場合には通常訓練としての指令を生成し、生成した前記指令を前記駆動部のサーボ系に与えてこれを制御するコントローラと、を有する歩行介助ロボットであって、
前記駆動部が、前記被介助者の前後・左右旋回への身体全体の移動を介助または抑制し、かつ前記被介助者の腰の揺動の一部を介助または抑制する独立二輪駆動の駆動輪を備えた車両から成る移動部と、
前記被介助者の腰の揺動の他の一部を介助または拘束し、かつ前記被介助者の腕の振りを入力する腕振り入力部による入力を介助または抑制する体幹支持部と、
前記被介助者の股・膝・足の関節まわりの下肢の運動を介助または抑制する下肢駆動部と、
前記体幹支持部に連結されて前記被介助者の股を下から支持する股下支持部を有し、
前記駆動輪は前記車両の両側に設けられて、倒立制御が実施され、
前記体幹支持部は回転軸とその先端が二股に分かれた形状をし、当該二股の間に前記被介助者の腰が固定され、前記回転軸の反対側が前記車両に取り付けられ、
前記腕振り入力部が前記二股部分にそれぞれ設けられ、
前記下肢駆動部は、前記被介助者の大腿を囲う枠体と、前記枠体内に取り付けられ大腿の前後を押さえるエアバッグと、前記枠体を前記被介助者の股関節を中心にして揺動させる揺動部材と、前記揺動部材を揺動させるモータとを備え、前記モータを前記体幹支持部に取り付け、
前記股下支持部は、腰ベルトと大腿ベルトと前記両ベルト間を繋ぐ連結ベルトで前記被介助者の腰部を支持し、前記腰ベルトを、角度センサ付き水平面内回転軸と角度センサ・ブレーキ付き垂直面内回転軸とを介して前記体幹支持部に取り付けることを特徴とする請求項1記載の歩行介助ロボット。
A drive unit that is worn on the body of the person being assisted and trained to walk the person being assisted;
A walking state measuring unit comprising a sensor that measures the trunk movement of the care recipient, a sensor that measures the movement of the lower limbs, and a sensor that measures the swing of the arm;
It is determined from the measurement results of each sensor whether or not the caregiver falls, and if it is determined to be “falling”, a command to prevent this is generated, and if it is determined that “not to fall”, it is normal A walking assistance robot having a controller for generating a command as training, and providing the generated command to a servo system of the drive unit to control the command,
An independent two-wheel drive drive wheel in which the drive unit assists or suppresses the movement of the entire person in the forward / backward / left / right turn of the person being assisted and also assists or suppresses part of the swing of the person's waist. A moving part comprising a vehicle with
A trunk support unit that assists or restrains another part of the person's waist swing and assists or suppresses input by an arm swing input unit that inputs the swing of the person being assisted;
A lower limb drive unit that assists or suppresses the movement of the lower limbs around the hip, knee, and foot joints of the person being assisted;
A crotch support part connected to the trunk support part to support the crotch of the person being assisted from below;
The drive wheels are provided on both sides of the vehicle, and inverted control is performed.
The trunk support portion has a shape in which the rotation shaft and its tip are divided into two forks, the waist of the care recipient is fixed between the forks, and the opposite side of the rotation shaft is attached to the vehicle,
The arm swing input part is provided in the bifurcated part,
The lower limb drive unit includes a frame that surrounds the thigh of the person being assisted, an airbag that is attached to the frame and that holds the front and back of the thigh, and the frame is swung around the hip joint of the person being assisted A swing member, and a motor that swings the swing member, and the motor is attached to the trunk support portion;
The crotch support portion supports a waist portion of the person being assisted by a connecting belt that connects between a waist belt, a thigh belt, and the belts, and the waist belt is supported by a rotation axis in a horizontal plane with an angle sensor and a vertical with an angle sensor and a brake. The walking assistance robot according to claim 1, wherein the walking assistance robot is attached to the trunk support portion via an in-plane rotation axis.
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