JP5636352B2 - 動作補助装置及び歩行補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、利用者の動作を補助する動作補助装置、及び利用者の歩行を補助する歩行補助装置に関する。

従来、歩行者の腹部に取り付けられて股関節回りの補助力を付与する左右の股関節アクチュエータと、歩行者の膝部に取り付けられて膝関節回りの補助力を付与する左右の膝関節アクチュエータと、左右の股関節アクチュエータ及び左右の膝関節アクチュエータに電気エネルギーを供給するバッテリとを備えた歩行補助装置が知られている（特許文献１）。この歩行補助装置の利用者（歩行者）は、背中に挿着したバックパックの中にバッテリを格納している。

特許第４０６０５７３号公報

しかしながら、このような歩行補助装置では、バックパックの中に格納されたバッテリから股関節アクチュエータ及び膝関節アクチュエータに電気エネルギーを供給するための配線が必要になる。一般に、電気エネルギーを供給するための配線は、安定的な電力供給のためにデータを送受信するための信号線等に比べて太く形成される。このため、特許文献１のように、バックパックの中に格納されたバッテリから各アクチュエータに配線する場合には、配線の配置のために複雑な構造になるという課題があった。

そこで、各アクチュエータ毎にバッテリを搭載することが考えられる。しかしながら、各アクチュエータは、それぞれが均等に力を出力するわけではなく、状況に応じて出力する力が異なる。すなわち、各アクチュエータが消費する電力量には差がある。また、各バッテリの劣化状態にも差が生じる。このため、複数のバッテリを搭載する場合には、消費電力の差やバッテリの劣化等により、各バッテリの蓄電残量（ＳＯＣ：State Of Charge）にばらつきが生じる恐れがある。

歩行補助装置は、全てのアクチュエータからそれぞれ適切な力が出力されることで適切な歩行補助が行える。このため、歩行補助装置は、いずれか１つのアクチュエータが力を出力できない状態になったときには、歩行補助を停止した方がよい。従って、歩行補助装置が、各アクチュエータ毎にバッテリを搭載する場合には、いずれかのバッテリの蓄電残量が０（若しくは０に近い値）になったときに、歩行補助を停止することが望ましい。この場合には、歩行補助装置は、蓄電残量が０になっていないバッテリが多数あった場合であっても歩行補助を停止するため、使用可能時間が低下してしまう。

これは、歩行補助装置に留まらず、利用者の動作を補助する動作補助装置全般に関わる問題である。

本発明は、このような事情に鑑み、複数のエネルギー源（例えば、バッテリ）を有する場合に、各エネルギー源のエネルギー残量（例えば、蓄電残量）がばらつくことで使用時間が低減することを抑制する動作補助装置を提供することを目的とする。

本発明は、利用者の動作を補助する動作補助装置であって、利用者の動作を補助する力を発生する複数の駆動手段と、前記複数の駆動手段にエネルギーを供給する複数のエネルギー源と、前記各エネルギー源のエネルギー残量を検知する残量検知手段と、前記残量検知手段の検知結果に基づいて前記複数の駆動手段を制御する制御手段とを備え、前記複数の駆動手段は、各々発生する力の作用点が利用者の同一部位となるように構成され、前記複数の駆動手段のうち同一のエネルギー源からエネルギーが供給される１又は複数の駆動手段を１つの駆動源として、該駆動源に属する１又は複数の駆動手段の出力を当該駆動源の出力とすると、前記制御手段は、前記各エネルギー源のエネルギー残量に差がある場合には、前記各エネルギー源のエネルギー残量が同等である場合の前記駆動源の出力に比べて、前記エネルギー残量が小さいエネルギー源に対応した前記駆動源は小さい出力を発生し、前記エネルギー残量が大きいエネルギー源に対応した前記駆動源は大きい出力を発生するように、前記複数の駆動手段を制御することを特徴とする。

本発明によれば、制御手段によって、各エネルギー源のエネルギー残量に差がある場合には、各エネルギー源のエネルギー残量が同等である場合の駆動源が発生する力に比べて、エネルギー残量が小さいエネルギー源に対応した駆動源が小さい力を発生し、エネルギー残量が大きいエネルギー源に対応した駆動源が大きい力を発生するように複数の駆動手段が制御される。すなわち、各エネルギー源のエネルギー残量が同等である場合に比べて、エネルギー残量が小さいエネルギー源に対応した駆動源の消費電力が小さくなり、エネルギー残量が大きいエネルギー源に対応した駆動源の消費電力が大きくなる。

これにより、各駆動手段が、各エネルギー源のエネルギー残量の差が小さくなるように制御される。従って、いずれかのエネルギー源のエネルギー残量が０（又は０に近い値）になったときには、他のエネルギー源も０（又は０に近い値）になっている。このため、本発明の動作補助装置は、複数のエネルギー源を有する場合であっても、各エネルギー源のエネルギー残量がばらつくことで使用時間が低減することを抑制できる。

ここで、本発明においてエネルギー残量に差がある状態とは、全く同じ値のとき以外の状態が全て該当する訳ではなく、エネルギー残量に応じて複数の駆動手段が出力する力を制御する必要があるか否かを判別可能な程度の差がある状態のみが該当する。

本発明は、利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、前記着座部材に連結した複数の脚リンクと、前記着座部材を押し上げる方向に前記各脚リンクを駆動可能な駆動手段とを備え、当該利用者の体重の少なくとも一部を前記着座部材を介して前記脚リンクで支えるようにした歩行補助装置であって、前記駆動手段は、複数の駆動手段で構成され、前記各駆動手段は、前記複数の脚リンクのうちの１又は複数を駆動し、前記複数の駆動手段のうちの１又は複数に対して電気エネルギーを供給する複数の蓄電池と、前記各蓄電池の蓄電残量を検知する残量検知手段と、前記残量検知手段の検知結果に基づいて前記複数の駆動手段を制御する制御手段とを備え、前記複数の駆動手段のうち同一の蓄電池から電気エネルギーが供給される１又は複数の駆動手段を１つの駆動源として、該駆動源に属する１又は複数の駆動手段の出力を当該駆動源の出力とすると、前記制御手段は、前記各蓄電池の蓄電残量に差がある場合には、前記各蓄電池の蓄電残量が同等である場合の前記駆動源の出力に比べて、前記蓄電残量が小さい蓄電池に対応した前記駆動源は小さい出力を発生し、前記蓄電残量が大きい蓄電池に対応した前記駆動源は大きい出力を発生するように、前記複数の駆動手段を制御することを特徴とする。

本発明の歩行補助装置によれば、制御手段によって、各蓄電池の蓄電残量に差がある場合には、各蓄電池の蓄電残量が同等である場合の駆動源が発生する力に比べて、蓄電残量が小さい蓄電池に対応した駆動源が小さい力を発生し、蓄電残量が大きい蓄電池に対応した駆動源が大きい力を発生するように複数の駆動手段が制御される。すなわち、複数の蓄電池の蓄電残量が同等である場合に比べて、蓄電残量が小さい蓄電池に対応した駆動源の方が消費電力が小さくなり、蓄電残量が大きい蓄電池に対応した駆動源の方が消費電力が大きくなる。

これにより、各駆動源が、各蓄電池の蓄電残量の差が小さくなるように制御される。従って、いずれかの蓄電池の蓄電残量が０（又は０に近い値）になったときには、他の蓄電池も０（又は０に近い値）になっている。このため、本発明の歩行補助装置は、複数の蓄電池を有する場合であっても、各蓄電池の蓄電残量がばらつくことで使用時間が低減することを抑制できる。

ここで、本発明において蓄電残量に差がある状態とは、全く同じ値のとき以外の状態が全て該当する訳ではなく、蓄電残量に応じて複数の駆動手段が出力する力を制御する必要があるか否かを判別可能な程度の差がある状態のみが該当する。

本発明の歩行補助装置において、前記制御手段は、前記複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量の差が大きいほど、当該所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した前記駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように当該２つの駆動源を制御することが好ましい。これにより、蓄電池間の蓄電残量の差をより早く小さくできる。

本発明の歩行補助装置において、前記制御手段は、前記複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量に差がある状態が長く続くほど、当該所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した前記駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように当該２つの駆動源を制御することが好ましい。これにより、蓄電池間の蓄電残量の差をより早く小さくできる。

本発明の歩行補助装置において、前記制御手段は、前記複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量の差の時間変化量が大きいほど、当該所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した前記駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように当該２つの駆動源を制御することが好ましい。これにより、蓄電池間の蓄電残量の差をより早く小さくできる。

本発明の歩行補助装置において、前記駆動源に対応した１又は複数の前記駆動手段が１又は複数の前記脚リンクを駆動するときに、当該脚リンクが前記着座部材を押し上げる力のそれぞれを合成した力を脚リンク合成力と定義するとき、前記制御手段は、前記複数の駆動源のうちの所定の２つの駆動源のそれぞれの脚リンク合成力のなす角度が大きくなるほど、当該所定の２つの駆動源に供給される電気エネルギーの差が小さくなるように当該２つの駆動源を制御することが好ましい。

２つの駆動源間の力に差がない場合には、２つの駆動源のそれぞれの脚リンク合成力のなす角度に拘らず、同じ方向に力が伝達される。しかしながら、２つの駆動源間の力に差がある場合には、２つの駆動源のそれぞれの脚リンク合成力のなす角度が大きくなるほど、２つの脚リンク合成力の合成力の向きは大きく変化する。２つの脚リンク合成力の合成力の向きが変化した場合には、着座部材を押し上げる力の向きも変化するため、利用者が違和感を感じる恐れがある。

このため、制御手段が、２つの脚リンク合成力のなす角度が大きくなるほど、２つの駆動源に供給される電気エネルギーの差が小さくなるように複数の駆動手段を制御することで、２つの脚リンク合成力の合成力の向きの変化を小さくし、利用者が感じる違和感を低減できる。

本発明の歩行補助装置において、前記制御手段は、前記複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量の差が所定の値以上のときに、前記残量検知手段の検知結果に基づいて前記複数の駆動手段を制御することが好ましい。

駆動手段が出力する力が偏ることは、使用状況によっては頻繁に発生するものであり、このような場合には蓄電池間で蓄電残量に差が発生しやすい。頻繁に発生するような事象に対してすぐに発生する力を減少させた場合には、利用者は違和感を感じやすい。このため、２つの蓄電池の蓄電残量の差が所定の値以上のときにのみ、発生する力を減少させることで、利用者の利便性を向上できる。

本発明の実施形態の歩行補助装置の斜視図。 実施形態の歩行補助装置の側面図。 実施形態の歩行補助装置の正面図。 実施形態の歩行補助装置の大腿フレームの切断側面図。 実施形態の歩行補助装置の開脚角度を示す図。 実施形態の制御装置の処理の流れを示すブロック線図。 左脚リンクと右脚リンクの各バッテリの蓄電残量が同等の場合の、左右踏力比と負担割合との関係を示す図。 左脚リンクと右脚リンクの各バッテリの蓄電残量に差がある場合に、（ａ）は左脚リンクが右脚リンクよりも計測踏力が大きい場合、（ｂ）は左脚リンクが右脚リンクよりも計測踏力が小さい場合のの左右踏力比と負担割合との関係を示す図。 図６に示す左右目標負担分決定手段の処理を示すフローチャート。 開脚角度と操作量のゲインとの関係を示す図。 図６に示す指示電流決定手段の処理機能を示すブロック図。 図１１に示す基本目標トルク演算手段の処理を説明するための図。 左脚リンクと右脚リンクの各バッテリの蓄電残量に差がある場合に、図８とは異なる別の形態の、左右踏力比と負担割合との関係を示す図。 左脚リンクと右脚リンクの各バッテリの蓄電残量に差がある場合に、図８及び図１３とは異なる別の形態の、左右踏力比と負担割合との関係を示す図。

本発明の一実施形態を以下に説明する。まず、本実施形態の歩行補助装置の機構的な構成を図１〜図４を参照して説明する。

図１〜図３はそれぞれ、本実施形態の歩行補助装置の外観を示す斜視図、側面図、正面図であり、図４は該歩行補助装置の大腿フレームの切断側面図である。

図示のように、本実施形態の歩行補助装置Ａは、利用者Ｐが着座する着座部材１と、利用者Ｐの各脚の足平に装着される左右一対の足平装着部２Ｌ，２Ｒと、各足平装着部２Ｌ，２Ｒを着座部材１にそれぞれ連結する左右一対の脚リンク３Ｌ，３Ｒとを備えている。左右の足平装着部２Ｌ，２Ｒは互いに左右対称の同一構造である。左右の脚リンク３Ｌ，３Ｒも互いに左右対称の同一構造である。

以下、左右の脚リンク３Ｌ，３Ｒのうちの利用者Ｐの前方に向かって左側の脚リンクを左脚リンク３Ｌといい、左右の脚リンク３Ｌ，３Ｒのうちの利用者Ｐの前方に向かって右側の脚リンクを右脚リンク３Ｒという。また、左右の足平装着部２Ｌ，２Ｒのうちの利用者Ｐの前方に向かって左側の足平装着部を左足平装着部２Ｌといい、左右の足平装着部２Ｌ，２Ｒのうちの利用者Ｐの前方に向かって右側の足平装着部を右足平装着部２Ｒという。以降の説明では、歩行補助装置Ａの左脚リンク３Ｌ及び左足平装着部２Ｌについて主に説明する。

また、以降の説明では、左右を区別するために、参照符号の末尾に符号「Ｌ」、「Ｒ」を付加することがある。各参照符号の末尾の符号「Ｌ」、「Ｒ」は、それぞれ、左脚リンク３Ｌ、右脚リンク３Ｒに関連するものという意味で使用する。

脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれは、第１関節４と、大腿フレーム５と、第２関節６と、下腿フレーム７と、第３関節８とから構成されている。大腿フレーム５は、着座部材１から第１関節４を介して下側に延設されている。下腿フレーム７は、足平装着部２Ｌ，２Ｒのそれぞれから第２関節６を介して上側に延設されている。第３関節８は、大腿フレーム５と下腿フレーム７とを、第１関節４と第２関節６との中間で屈伸自在に連結している。

更に、歩行補助装置Ａは、脚リンク３Ｌ，３Ｒ毎に、駆動手段としての回転アクチュエータ９と、動力伝達機構１０とを備えている。回転アクチュエータ９は、第３関節８を駆動するための駆動力を発生する。動力伝達機構１０は、回転アクチュエータ９の駆動力を第３関節８に伝達して、当該第３関節８にその関節軸周りの駆動トルクを付与する。

着座部材１は、利用者Ｐが跨ぐようにして（利用者Ｐの両脚の付け根の間に配置するようにして）着座するサドル状のシート部１ａと、シート部１ａの下面に装着された支持フレーム１ｂと、支持フレーム１ｂの後端部（シート部１ａの後側で上方に立ち上がる立ち上がり部分）に取り付けた腰当て部１ｃとから構成されている。また、腰当て部１ｃには、利用者Ｐ又は補助者が把持可能なアーチ状の把持部１ｄが取り付けられている。

脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれの第１関節４は、前後方向及び左右方向の２つの関節軸周りの回転自由度（２自由度）を有する関節である。更に詳細には、各第１関節４は、着座部材１に連結された円弧状のガイドレール１１を備えている。そして、このガイドレール１１に、脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれの大腿フレーム５の上端部に固定されたスライダ１２が、該スライダ１２に軸着した複数のローラ１３を介して移動自在に係合されている。このため、脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれは、ガイドレール１１の曲率中心４ａ（図２参照）を通り、且つガイドレール１１の円弧を含む平面に垂直となる左右方向の軸を第１関節４の第１の関節軸として、該第１の関節軸のまわりに前後方向の揺動運動（前後の振り出し運動）を行うことが可能となっている。

また、ガイドレール１１は、着座部材１の支持フレーム１ｂの後端部（立ち上がり部分）に、軸心を前後方向に向けた支軸４ｂを介して軸支され、該支軸４ｂの軸心まわりに揺動可能とされている。これにより、各脚リンク３Ｌ，３Ｒは、支軸４ｂの軸心を第１関節４の第２の関節軸として、該第２の関節軸のまわりに左右方向の揺動運動、すなわち、内転・外転運動を行うことが可能となっている。なお、本実施形態では、第１関節４の第２の関節軸は、左脚リンク３Ｌの第１関節４と右脚リンク３Ｒの第１関節４とで共通の関節軸となっている。

上記のように第１関節４は、各脚リンク３Ｌ，３Ｒが、前後方向及び左右方向の２つの関節軸周りの揺動運動を行うことが可能となるように構成されている。

なお、第１関節の回転自由度は２つに限られるものではない。例えば３つの関節軸周りの回転自由度（３自由度）を有するように第１関節を構成してもよい。あるいは、例えば左右方向の１つの関節軸周りの回転自由度（１自由度）だけを有するように第１関節を構成してもよい。

左足平装着部２Ｌは、利用者Ｐの各足平に履かせる靴２ａと、靴２ａ内から上方に突出する連結部材２ｂとを備え、利用者Ｐの各脚が立脚（支持脚）となる状態で、靴２ａを介して接地する。そして、連結部材２ｂには、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの下腿フレーム７の下端部が第２関節６を介して連結されている。この場合、連結部材２ｂは、図２に示されるように、靴２ａ内の中敷２ｃの下側（靴２ａの底部と中敷２ｃとの間）に配置される平板状部分２ｂｘを一体に備えている。

そして、連結部材２ｂは、左足平装着部２Ｌを接地させた時に、該左足平装着部２Ｌに床から作用する床反力の一部（少なくとも歩行補助装置Ａと利用者Ｐの体重の一部とを合わせた重量を支えるのに充分な程度の大きさの並進力）を連結部材２ｂ及び第２関節６を介して脚リンク３Ｌ，３Ｒに作用させることができるように、平板状部分２ｂｘを含めて比較的高剛性の部材により形成されている。

なお、左足平装着部２Ｌは、靴２ａの代わりに、例えばスリッパ状のものを備えるようにしてもよい。

第２関節６は、本実施形態では、ボールジョイント等のフリージョイントにより構成され、３軸周りの回転自由度を有する関節となっている。但し、第２関節６は、例えば前後及び左右方向の２軸まわり、あるいは、上下及び左右方向の２軸周りの回転自由度を有する関節であってもよい。

第３関節８は、左右方向の１軸周りの回転自由度を有する関節であり、大腿フレーム５の下端部に下腿フレーム７の上端部を軸支する支軸８ａを有する。該支軸８ａの軸心は、第１関節４の第１の関節軸とほぼ平行である。そして、この支軸８ａの軸心が第３関節８の関節軸となっており、その関節軸のまわりに、下腿フレーム７が大腿フレーム５に対して相対回転可能とされている。これにより、該第３関節８での脚リンク３Ｌ，３Ｒの屈伸運動が可能となっている。

脚リンク３Ｌ，３Ｒ毎の回転アクチュエータ９は、減速機１４付の電動モータ１５により構成された回転アクチュエータである。この回転アクチュエータ９は、その出力軸９ａの軸心が第３関節８の関節軸（支軸８ａの軸心）と平行になるように、大腿フレーム５の上端部（第１関節４寄りの部分）の外面に搭載され、該回転アクチュエータ９のハウジング（電動モータ１５のステータに固定されている部分）が大腿フレーム５に固設されている。

各動力伝達機構１０は、本実施形態では、駆動クランクアーム１６と、従動クランクアーム１７と、連結ロッド１８とから構成されている。

駆動クランクアーム１６は、回転アクチュエータ９の出力軸９ａに同心に固定されている。従動クランクアーム１７は、第３関節８の関節軸と同心に下腿フレーム７に固定されている。連結ロッド１８は、一端を駆動クランクアーム１６に、他端を従動クランクアーム１７に枢着されている。連結ロッド１８は、駆動クランクアーム１６に対する枢着部１８ａと、従動クランクアーム１７に対する枢着部１８ｂとの間で直線状に延在している。

このように構成された動力伝達機構１０では、電動モータ１５の運転によって回転アクチュエータ９の出力軸９ａから出力される駆動力（出力トルク）は、該出力軸９ａから駆動クランクアーム１６を介して連結ロッド１８の長手方向の並進力に変換され、その並進力（ロッド伝達力）が連結ロッド１８をその長手方向に伝達する。更に、該並進力が連結ロッド１８から従動クランクアーム１７を介して駆動トルクに変換され、その駆動トルクが、第３関節８の関節軸まわりに各脚リンク３Ｌ，３Ｒを屈伸させる駆動力として該第３関節８に付与される。

ここで、本実施形態では、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの大腿フレーム５及び下腿フレーム７のそれぞれの長さの総和は、利用者Ｐの脚を直線状に伸展させた状態での該脚の長さよりも長いものとなっている。このため、各脚リンク３Ｌ，３Ｒは、第３関節８で常時、屈曲する。その屈曲角度θ１（図２参照）は、利用者Ｐの平地での通常歩行時には、例えば約４０°〜７０°の範囲の角度となる。なお、ここでの屈曲角度θ１は、図２に示されるように、各脚リンク３Ｌ，３Ｒを第３関節８の関節軸方向で見たときに、第３関節８とガイドレール１１の曲率中心４ａとを結ぶ直線と、第３関節８と第２関節６とを結ぶ直線との成す角度（鋭角側の角度）を意味する。

そして、本実施形態では、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの屈曲角度θ１が、利用者Ｐの平地での通常歩行時の角度範囲を含む、ある角度範囲（例えば約２０°〜７０°の範囲）に存する状態で、第３関節８に付与される駆動トルクが、回転アクチュエータ９の出力トルクよりも大きくなるように、連結ロッド１８の枢着部１８ａ，１８ｂと、第３関節８の支軸８ａと、回転アクチュエータ９の出力軸９ａとの相対的な位置関係が設定されている。この場合、本実施形態では、各脚リンク３Ｌ，３Ｒを第３関節８の関節軸方向で見たときに、図４に示されるように、回転アクチュエータ９の出力軸９ａと第３関節８の支軸８ａとを結ぶ直線と、連結ロッド１８の枢着部１８ａと枢着部１８ｂとを結ぶ直線とが斜交している。

更に、本実施形態では、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの屈曲角度θ１が、利用者Ｐの平地での通常歩行時の角度範囲を含む、ある角度範囲（例えば約２０°〜７０°の範囲）に存する状態で、回転アクチュエータ９から連結ロッド１８に、その長手方向の引張り力を作用させた場合に、第３関節８に付与される駆動トルクが、脚リンク３Ｌ，３Ｒを伸展方向に付勢するトルクとなるように連結ロッド１８の枢着部１８ｂの位置が設定されている。この場合、本実施形態では、各脚リンク３Ｌ，３Ｒを第３関節８の関節軸方向で見たときに、連結ロッド１８の枢着部１８ｂが、回転アクチュエータ９の出力軸９ａと第３関節８の支軸８ａとを結ぶ直線よりもガイドレール１１側に設けられている。

また、図４に示されるように、大腿フレーム５には、バッテリ１９と、カバー２０とが取り付けられている。バッテリ１９は、連結ロッド１８とガイドレール１１との間に配置されている。カバー２０は、バッテリ１９を覆うように形成され、大腿フレーム５に取り付けられている。このように、本実施形態では、脚リンク３Ｌ，３Ｒ毎にバッテリ１９を備えている。

バッテリ１９は、充放電が可能な二次電池であり、各電動モータ１５等の電装品の電源として機能する。これらのバッテリ１９は、図示しない電気配線によって回転アクチュエータ９に電気的に接続されている。

詳細には、左脚リンク３Ｌの大腿フレーム５に配置されたバッテリ１９は、左脚リンク３Ｌの第３関節８を駆動するための駆動力を発生する回転アクチュエータ９に電気エネルギーを供給する電源として構成されている。同様に、右脚リンク３Ｒの大腿フレーム５に配置されたバッテリ１９は、右脚リンク３Ｒの第３関節８を駆動するための駆動力を発生する回転アクチュエータ９に電気エネルギーを供給する電源として構成されている。

このように、脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれに配置されたバッテリ１９は、当該バッテリ１９が配置された脚リンク（３Ｌ又は３Ｒ）に応じた回転アクチュエータ９に電気エネルギーを供給する。

バッテリ１９が、本発明における蓄電池及びエネルギー源に相当する。また、バッテリ１９の蓄電残量（ＳＯＣ）が、本発明における蓄電残量及びエネルギー残量に相当する。

なお、蓄電池としては、歩行補助装置Ａの作動時間として、充分な長さを確保できる程度に電気エネルギー量を蓄え得るものであれば、電気二重層コンデンサ等のコンデンサ（複数のコンデンサ素子を組み合わせたものを含む）であってもよい。また、蓄電池が、バッテリとコンデンサとを組み合わせて構成されていてもよい。

また、バッテリ１９が脚リンク３Ｌ，３Ｒにそれぞれ配置されており、各バッテリ１９は、当該バッテリ１９が配置された脚リンク（３Ｌ又は３Ｒ）の回転アクチュエータ９に電気エネルギーを供給している。これが、本発明において「駆動源に、複数の駆動手段のうち同一のエネルギー源からエネルギーを供給している」ことに相当すると共に「駆動源に、複数の駆動手段のうち同一の蓄電池から電気エネルギーを供給している」ことに相当する。

本実施形態では、脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれの回転アクチュエータ９は、１つの回転アクチュエータ９に応じた１つのバッテリ１９に電気的に接続されている。換言すると、１つのバッテリ１９は、それに応じた１つの回転アクチュエータ９に電気的に接続されている。すなわち、本実施形態では、左脚リンク３Ｌの回転アクチュエータ９は、これ１つで、本発明の１つの駆動源に相当し、左脚リンク３Ｌの回転アクチュエータ９の駆動力が、本発明の駆動源の出力に相当する。なお、１つのバッテリ１９から複数の回転アクチュエータ９に電気エネルギーを供給する場合には、これらの回転アクチュエータ９が、本発明の駆動源に相当することとなる。

以上が、本実施形態の歩行補助装置Ａの機構的な主要構成である。このように構成された歩行補助装置Ａでは、足平装着部２Ｌ，２Ｒを接地させた状態で、脚リンク３Ｌ，３Ｒの第３関節８に回転アクチュエータ９から動力伝達機構１０を介して伸展方向の駆動力（駆動トルク）を付与することによって、着座部材１が上向きに付勢される。これにより、着座部材１から利用者Ｐに上向きの持上げ力が作用することとなる。本実施形態の歩行補助装置Ａは、この持上げ力によって、利用者Ｐの体重の一部（利用者Ｐに作用する重力の一部）を支持し、利用者Ｐの歩行時等における脚の負担を軽減する。

本実施形態において、回転アクチュエータ９の駆動力が、着座部材１を介して利用者Ｐに作用することが、本発明における、「利用者の体重の少なくとも一部を着座部材を介して脚リンクで支えるようにしている」ことに相当すると共に、「複数の駆動手段は、各々発生する力の作用点が利用者の同一部位となるように構成されている」ことに相当する。

この場合、歩行補助装置Ａと利用者Ｐとの全体を床に支える支持力（歩行補助装置Ａの接地面に床から作用するトータルの並進力。以下、「全支持力」という）のうち、歩行補助装置Ａ自身と利用者Ｐの体重の一部とを床に支える支持力を歩行補助装置Ａが負担し、残りの支持力を利用者Ｐが負担することとなる。以降、上記全支持力のうち、歩行補助装置Ａが負担する支持力を補助装置負担支持力、利用者Ｐが負担する支持力を利用者負担支持力という。

補助装置負担支持力は、利用者Ｐの両脚が立脚となる状態では、左右の脚リンク３Ｌ，３Ｒの両方に分配的に作用し、片脚だけが立脚となる状態では、両脚リンク３Ｌ，３Ｒのうちの片脚側の脚リンクだけに作用する。これは、利用者負担支持力についても同様である。

なお、本実施形態では、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの第３関節８、あるいは、大腿フレーム５と下腿フレーム７との間には、回転アクチュエータ９の負荷を軽減する（必要な最大出力トルクを低減する）ために、該脚リンク３Ｌ，３Ｒを伸展方向に付勢するバネ（図示省略）が装着されている。但し、このバネは省略してもよい。

次に、本実施形態の歩行補助装置Ａの作動を制御するための構成を説明する。本実施形態の歩行補助装置Ａでは、各回転アクチュエータ９の動作制御を行う制御装置２１が図２に示されるように着座部材１の支持フレーム１ｂに収納されている。

制御装置２１は、演算処理を実行する中央演算処理装置（図示省略）と、情報を記憶する記憶装置であるメモリ（図示省略）とからなるマイクロコンピュータにより構成される。メモリは、中央演算処理装置による演算処理を実行するプログラム、当該プログラムが参照するデータ（例えば、閾値やテーブル等）、及び演算結果等を記憶保持する。制御装置２１は、更に、演算に必要な情報を外部から入力する入力インターフェイス（図示省略）と、演算結果に基づき指令信号を外部に出力する出力インターフェイス（図示省略）とを備える。

バッテリ１９は、バッテリ管理装置（ＢＭＵ）１９ａを備える。バッテリ管理装置１９ａは、ＳＯＣや温度等のバッテリ１９の状態を管理している。例えば、バッテリ管理装置１９ａは、電池に流れ込む電流と電池から流れ出す電流とを積算することでＳＯＣを計測（検知）している。このように本実施形態では、バッテリ管理装置１９ａが、本発明における残量検知手段に相当する。

バッテリ管理装置１９ａは、このようにして検知したＳＯＣや温度等のバッテリ１９の状態に応じて、バッテリ１９への入出力電流の制御を実行する。更に、バッテリ管理装置１９ａは、外部に対してバッテリ１９のＳＯＣや温度等を通信信号として出力する。

制御装置２１には、バッテリ管理装置１９ａから出力されたバッテリ１９のＳＯＣが通信信号として入力される。制御装置２１は、この入力されたバッテリ１９のＳＯＣに基づいて回転アクチュエータ９の電動モータ１５の作動の制御を行う。ここで、制御装置２１が、本発明における制御手段に相当する。

なお、バッテリ管理装置１９ａのＳＯＣの計測方法は、これに限られるものではなく、例えばバッテリ１９の端子間電圧（正極及び負極間の電圧）及びバッテリ１９を流れる電流から内部抵抗値を推定し、この推定された内部抵抗値に応じてＳＯＣを推定（検知）する方法であってもよい。

このように、一般に、バッテリ１９のＳＯＣを検知するための手法は、種々様々な手法が知られており、そのいずれの手法を用いてもよい。また、バッテリ１９の実質的な残存エネルギー量は、当該バッテリ１９の温度の影響も受けやすい。このような場合には、バッテリ１９の温度を温度センサにより検出するようにして、その検出温度に応じた補正処理をＳＯＣの計測処理に付加するようにしてもよい。

なお、このような二次電池のＳＯＣの値の表現形態としては、エネルギーの次元での表現（［Ｊ］や［Ｗ・ｈ］等を単位とする表現）、電荷量の次元での表現（［Ｃ］や［Ａ・ｈ］等を単位とする表現）、又はバッテリ１９の満充電状態での容量値（定格容量）に対する相対割り合いでの表現（百分率［％］等を用いる表現）等、種々様々な表現形態が一般的に用いられている。本実施形態でのＳＯＣは、そのいずれの表現形態であってもよいが、これ以下の説明では、便宜上、バッテリ１９の定格容量に対する相対割り合い［％］により表現されるものとする。

また、歩行補助装置Ａには、以下に示すような開脚角度センサ１１ａ、一対の踏力計測用力センサ２２ａ，２２ｂ、ひずみゲージ式力センサ２３、及び角度センサ２４が備えられている。

開脚角度センサ１１ａは、ガイドレール１１と支軸４ｂとの間に設けられ、当該ガイドレール１１と当該支軸４ｂとの相対回転角度に応じた出力信号を発生する角度センサとして機能する。以下、開脚角度センサ１１ａは、左脚リンク３Ｌに設けられたものを１１ａＬとし、右脚リンク３Ｒに設けられたものを１１ａＲとする。支軸４ｂは、左右の脚リンク３Ｌ，３Ｒで共通の軸である。このため、図２に示されるように、右脚リンク３Ｒの開脚角度センサ１１ａＲが、左脚リンク３Ｌの開脚角度センサ１１ａＬの利用者Ｐの前方側に配置される。但し、左右の脚リンク３Ｌ，３Ｒの各開脚角度センサ１１ａＬ，１１ａＲの配置はこれに限定されるものではなく、どちらが前方に配置されていてもよい。

図５は、歩行補助装置Ａを正面から見たときの模式図である。左脚リンク３Ｌの開脚角度センサ１１ａＬは、図示しない重力方向検知手段としての３軸加速度センサ等によって検知された第１関節４の支軸４ｂの軸心から地面への垂線（重力の作用線）と、左脚リンク３Ｌの大腿フレーム５の長手方向の中心線の延長線との成す鋭角側の角度（以下、「左開脚角度」という）θ２Ｌを出力する。右脚リンク３Ｒの開脚角度センサ１１ａＲは、図５に示されるように、第１関節４の支軸４ｂの軸心から地面への垂線（重力の作用線）と、右脚リンク３Ｒの大腿フレーム５の長手方向の中心線の延長線との成す鋭角側の角度（以下、「右開脚角度」という）θ２Ｒを出力する。

本実施形態では、左右の脚を開脚したときの股の角度（以下、「開脚角度」という）θ２を、右脚リンク３Ｒの大腿フレーム５の長手方向の中心線の延長線と、左脚リンク３Ｌの大腿フレーム５の長手方向の中心線の延長線との成す角度（鋭角側の角度）としている。すなわち、開脚角度θ２は、「θ２＝θ２Ｌ＋θ２Ｒ」で表される。このため、制御装置２１は、後述する開脚角度計測手段６５によって、左右の脚リンク３Ｌ，３Ｒの各開脚角度センサ１１ａＬ，１１ａＲから入力された信号に基づいて、開脚角度θ２を計測（検知）している。

なお、本実施形態では、開脚角度θ２を、制御装置２１が、左右の脚リンク３Ｌ，３Ｒの各開脚角度センサ１１ａＬ，１１ａＲの計測（検知）した結果に基づいて検知するように構成したが、これに限られるものではなく、開脚角度θ２を計測（検知）できる方法であればよい。

また、一対の踏力計測用力センサ２２ａ，２２ｂは、図２に示されるように、利用者Ｐの各脚の踏力（各脚の足平を床面側に押し付ける上下方向の並進力）を計測するために、足平装着部２Ｌ，２Ｒの各靴２ａ内に設けられている。各脚の踏力は、別の言い方をすれば、前記利用者負担支持力のうちの各脚に作用する力（各脚の負担分）に釣り合う並進力であり、両脚のそれぞれの踏力の総和の大きさは、利用者負担支持力の大きさに等しい。

本実施形態では、踏力計測用力センサ２２ａ，２２ｂは、利用者Ｐの足平の中趾節関節（ＭＰ関節）の直下箇所と踵の直下箇所との前後２箇所で利用者Ｐの足平の底面に対向するように靴２ａ内の中敷２ｃの下面に取付けられている。これらの踏力計測用力センサ２２ａ，２２ｂは、それぞれ１軸力センサにより構成され、靴２ａの底面に垂直な方向の並進力に応じた出力信号を発生する。

また、図４に示されるように、各動力伝達機構１０の連結ロッド１８の第３関節８寄りの箇所に、ロッド伝達力計測用力センサとしてのひずみゲージ式力センサ２３が取り付けられている。このひずみゲージ式力センサ２３は、連結ロッド１８の外周面に固着された複数のひずみゲージ（図示省略）によって構成される公知のセンサであり、連結ロッド１８にその長手方向で作用する並進力に応じた出力を発生する。なお、ひずみゲージ式力センサ２３は、連結ロッド１８の長手方向の並進力に対しては、高い感度を有するが、連結ロッド１８のせん断方向（横断方向）の力に対する感度は十分に微小なものとなる。

また、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの第３関節８の変位角度（下腿フレーム７の大腿フレーム５に対する基準位置からの相対回転角度）を表すものとしての各脚リンク３Ｌ，３Ｒの屈曲角度を計測するために、各回転アクチュエータ９の出力軸９ａの回転角度（基準位置からの回転角度）に応じた出力を発生するロータリエンコーダ等の角度センサ２４（図３参照）が、回転アクチュエータ９と一体に大腿フレーム５に搭載されている。本実施形態では、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの第３関節８での屈曲角度は、各回転アクチュエータ９の出力軸９ａの回転角度に応じて一義的に定まる。従って、角度センサ２４の出力は、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの屈曲角度に応じた出力を発生する。なお、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの第３関節８は、膝関節に相当するものであるので、以降の説明では、第３関節８での各脚リンク３Ｌ，３Ｒの屈曲角度を膝角度という。

補足すると、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの第３関節８にロータリエンコーダ等の角度センサを搭載し、その角度センサにより直接的に各脚リンク３Ｌ，３Ｒの膝角度を計測し得るようにしてもよい。

制御装置２１は、図６に示されるように、左足平装着部２Ｌの踏力計測用力センサ２２ａ，２２ｂ（図６では、２２ａＬ，２２ｂＬと記載）の出力に基づき利用者Ｐの左脚の踏力を計測する左側踏力計測処理手段６０Ｌと、右足平装着部２Ｒの踏力計測用力センサ２２ａ，２２ｂ（図６では、２２ａＲ，２２ｂＲと記載）の出力に基づき利用者Ｐの右脚の踏力を計測する右側踏力計測処理手段６０Ｒと、左側の角度センサ２４Ｌの出力に基づき左脚リンク３Ｌの膝角度を計測する左側膝角度計測処理手段６１Ｌと、右側の角度センサ２４Ｒの出力に基づき右脚リンク３Ｒの膝角度を計測する右側膝角度計測処理手段６１Ｒと、左側のひずみゲージ式力センサ２３Ｌの出力に基づき動力伝達機構１０Ｌの連結ロッド１８Ｌに作用するロッド伝達力（連結ロッド１８Ｌの長手方向に作用する並進力）を計測する左側ロッド伝達力計測処理手段６２Ｌと、右側のひずみゲージ式力センサ２３Ｒの出力に基づき動力伝達機構１０Ｒの連結ロッド１８Ｒに作用するロッド伝達力（連結ロッド１８Ｒの長手方向に作用する並進力）を計測する右側ロッド伝達力計測処理手段６２Ｒと、脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれの開脚角度センサ１１ａＬ，１１ａＲの出力に基づき開脚角度θ２を計測する開脚角度計測手段６５と、制御処理等の経過時間を計時する計時手段６６とを備えている。

また、制御装置２１は、前記補助装置負担支持力のうちの各脚リンク３Ｌ，３Ｒの負担分の目標値Fcmd_L，Fcmd_Rを決定する左右目標負担分決定手段６３を備える。この左右目標負担分決定手段６３には、目標値Fcmd_L，Fcmd_Rを決定するために、踏力計測処理手段６０Ｌ，６０Ｒで計測された左右の踏力の値（計測踏力）Fft_L，Fft_Rと、バッテリ管理装置１９ａＬ，１９ａＲで検知された検知蓄電残量SOC_L，SOC_Rと、開脚角度計測手段６５で計測された開脚角度θ２と、計時手段６６で計時された経過時間とが入力される。

補足すると、脚リンク３Ｌ，３Ｒにそれぞれ第２関節６を介して床側から作用する支持力の総和（以降、総持上げ力という）は、より正確に言えば、前記補助装置負担支持力から、両足平装着部２Ｌ，２Ｒを床に支える支持力を差し引いたものとなる。換言すれば、上記総持上げ力は、歩行補助装置Ａの両足平装着部２Ｌ，２Ｒを除いた部分と利用者Ｐの体重の一部とを支える上向きの並進力（補助力）としての意味を持つ。但し、両足平装着部２Ｌ，２Ｒの総重量は、歩行補助装置Ａの総重量に比して充分に小さいので、総持上げ力は、前記補助装置負担支持力にほぼ一致する。

以降の説明では、前記補助装置負担支持力のうちの各脚リンク３Ｌ，３Ｒの負担分を総持上げ力負担分という。また、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの総持上げ力負担分の目標値Fcmd_L，Fcmd_Rを脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rという。また、左脚リンク３Ｌの脚リンク負担目標値Fcmd_Lを左負担目標値Fcmd_Lといい、右脚リンク３Ｒの脚リンク負担目標値Fcmd_Rを右負担目標値Fcmd_Rという。

制御装置２１は、更に、左側指示電流決定手段６４Ｌと右側指示電流決定手段６４Ｒとを備える。左側指示電流決定手段６４Ｌは、前記左側ロッド伝達力計測処理手段６２Ｌによる連結ロッド１８Ｌのロッド伝達力の計測値Frod_Lと前記左右目標負担分決定手段６３で決定された左負担目標値Fcmd_Lと前記左側膝角度計測処理手段６１Ｌによる左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１_Lとを基に、電動モータ１５Ｌの指示電流値Icmd_Lを決定する。

同様に、右側指示電流決定手段６４Ｒは、前記右側ロッド伝達力計測処理手段６２Ｒによる連結ロッド１８Ｒのロッド伝達力の計測値Frod_Rと前記左右目標負担分決定手段６３で決定された右負担目標値Fcmd_Rと前記右側膝角度計測処理手段６１Ｒによる右脚リンク３Ｒの膝角度の計測値θ１_Rとを基に、電動モータ１５Ｒの指示電流値Icmd_Rを決定する。

このように、制御装置２１は、回転アクチュエータ９、バッテリ管理装置１９ａ及び各センサ１１ａＬ，１１ａＲ，２２ａ，２２ｂ，２３，２４との間に、通信等の信号を授受する信号線が配置されている。この信号線は、電気エネルギーを供給するための配線に比べて細いため、配置のために複雑な構造になりにくい。

なお、この通信等の信号を授受するための通信手段は、信号線を用いた有線通信ではなく、電波等を用いた無線通信であってもよい。通信手段として無線通信を用いた場合には、信号線を配置する必要がなくなるので、歩行補助装置Ａの構造の自由度を向上させることができる。

次に、制御装置２１の詳細の処理について説明する。利用者Ｐの各足平に各足平装着部２Ｌ，２Ｒを装着し、更に、着座部材１を利用者Ｐの股下に配置した状態で、制御装置２１の電源が投入される。このとき、制御装置２１は、計時手段６６により経過時間の計時を開始すると共に、所定の制御周期で、以下に説明する処理を実行し、歩行補助装置Ａの作動を開始させる。

各制御周期において、制御装置２１は、まず、前記踏力計測処理手段６０Ｌ，６０Ｒの処理、膝角度計測処理手段６１Ｌ，６１Ｒの処理、並びにロッド伝達力計測処理手段６２Ｌ，６２Ｒの処理を実行する。なお、膝角度計測処理手段６１Ｌ，６１Ｒの処理と、ロッド伝達力計測処理手段６２Ｌ，６２Ｒの処理とは、後述する左右目標負担分決定手段６３の処理の後に、もしくは該処理と並行して、行うようにしてもよい。

踏力計測処理手段６０Ｌ，６０Ｒの処理は、次のように行われる。その処理のアルゴリズムは、いずれの踏力計測処理手段６０Ｌ，６０Ｒでも同じであり、以下に左側踏力計測処理手段６０Ｌの処理を代表的に説明する。

左側踏力計測処理手段６０Ｌは、左脚リンク３Ｌの踏力計測用力センサ２２ａ，２２ｂのそれぞれの出力が示す力検出値（詳細には、ノイズ成分を除去するためのローパス特性のフィルタリングを施した後の力検出値）を互いに加え合わせてなる値を、利用者Ｐの左脚の踏力の計測踏力Fft_Lとして得る。右側踏力計測処理手段６０Ｒの処理も同様である。

なお、各踏力計測処理手段６０Ｌ，６０Ｒの処理では、それぞれに対応する踏力計測用力センサ２２ａ，２２ｂによる力検出値の総和が、所定の下限値以下の微小値である場合に、計測踏力Fft_L，Fft_Rを強制的に“０”に設定したり、あるいは、当該総和が所定の上限値を超えている場合に、計測踏力Fft_L，Fft_Rを強制的に該上限値に設定するリミット処理を付加するようにしてもよい。

本実施形態では、後述するように、基本的には、利用者Ｐの左脚の計測踏力Fft_Lと右脚の計測踏力Fft_Rとの相互の割合いに応じて、脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rの相互の割合いが決定されるので、各踏力計測処理手段６０Ｌ，６０Ｒの処理に上記リミット処理を付加することは、該脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rの相互の割合いの頻繁な変動を抑制する上で有効である。

また、膝角度計測処理手段６１Ｌ，６１Ｒの処理は、次のように行われる。その処理のアルゴリズムは、いずれの膝角度計測処理手段６１Ｌ，６１Ｒでも同じであり、以下に左側膝角度計測処理手段６１Ｌの処理を代表的に説明する。

左側膝角度計測処理手段６１Ｌは、角度センサ２４Ｌの出力が示す回転アクチュエータ９の出力軸９ａの回転角度から、予め設定された演算式又はデータテーブル（該回転角度と左脚リンク３Ｌの膝角度との関係を表す演算式又はデータテーブル）に基づいて、脚リンク３Ｌの膝角度の暫定計測値を求める。そして、左側膝角度計測処理手段６１Ｌは、この暫定計測値に、ノイズ成分を除去するためのローパス特性のフィルタリングを施すことによって、脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１_Lを得る。右側膝角度計測処理手段６１Ｒの処理も同様である。

補足すると、各膝角度計測処理手段６１Ｌ，６１Ｒで計測する膝角度は、前記図２に示した角度θ１でよいが、その角度θ１の補角（＝１８０°−θ１）であってもよい。あるいは、例えば、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの第３関節８の関節軸方向で見たときに、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの大腿フレーム５の長手方向と、該脚リンク３Ｌ，３Ｒの第３関節８と第２関節６とを結ぶ直線との成す角度を膝角度として定義するようにしてもよい。以降の説明では、各膝角度計測処理手段６１Ｌ，６１Ｒで計測する膝角度は、図２に示した角度θ１であるとする。

また、ロッド伝達力計測処理手段６２Ｌ，６２Ｒの処理は次のように行われる。その処理のアルゴリズムは、いずれのロッド伝達力計測処理手段６２Ｌ，６２Ｒでも同じであり、以下に左側ロッド伝達力計測処理手段６２Ｌの処理を代表的に説明する。左側ロッド伝達力計測処理手段６２Ｌは、入力されるひずみゲージ式力センサ２３Ｌの出力の電圧値を、予め設定された演算式又はデータテーブル（該出力電圧とロッド伝達力との関係を表す演算式又はデータテーブル）に基づいて、ロッド伝達力の計測値Frod_Lに変換する。右側ロッド伝達力計測処理手段６２Ｒの処理も同様である。

なお、この場合、各ひずみゲージ式力センサ２３の出力値、あるいは、各ロッド伝達力の計測値Frod_L，Frod_Rにローパス特性のフィルタリング処理を施して、ノイズ成分を除去するようにしてもよい。

また、開脚角度計測手段６５の処理は次のように行われる。上述したように、開脚角度θ２は、左脚リンク３Ｌの開脚角度センサ１１ａＬの出力した左開脚角度θ２Ｌと、右脚リンク３Ｒの開脚角度センサ１１ａＲの出力した右開脚角度θ２Ｒとの和によって表される。従って、開脚角度計測手段６５は、左右の脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれの開脚角度センサ１１ａＬ，１１ａＲの出力した角度の和を取ることで、開脚角度θ２を計測（検知）し、外部（この場合は、左右目標負担分決定手段６３）に出力する。

なお、この場合、各開脚角度計測手段６５の出力値、あるいは、左開脚角度θ２Ｌと右開脚角度θ２Ｒの和にローパス特性のフィルタリング処理を施して、ノイズ成分を除去するようにしてもよい。

次いで、制御装置２１による左右目標負担分決定手段６３の処理について説明する。まず、脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rを決定する基本の方法について説明する。制御装置２１は、左右目標負担分決定手段６３の処理によって、図７に示されるようにして、左右の計測踏力Fft_L，Fft_Rに応じて、各脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rを決定する。図７は、横軸が左右の計測踏力Fft_L，Fft_Rの比（以下、「左右踏力比」という）を示し、縦軸が各脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rの左右の負担割合Ratio_L，Ratio_Rを示す。

ここで、左脚リンク３Ｌの負担割合（以下、「左負担割合」という）Ratio_Lは、補助装置負担支持力に対する左負担目標値Fcmd_Lの比を表し、右脚リンク３Ｒの負担割合（以下、「右負担割合」という）Ratio_Rは、補助装置負担支持力に対する右負担目標値Fcmd_Rの比を表す。

また、図７中の実線は、左脚リンク３Ｌの、左右踏力比と左負担目標値Fcmd_Lの関係を示し、図７中の破線は、右脚リンク３Ｒの、左右踏力比と右負担目標値Fcmd_Rの関係を示す。以下、図７に示されるような左右踏力比と負担割合Ratio_L，Ratio_Rとの関係を示すマップを、分配比マップという。

本実施形態では、左右踏力比を「Fft_R/(Fft_L+Fft_R)」で表す。すなわち、左右踏力比は、左脚の計測踏力Fft_Lと右脚の計測踏力Fft_Rが等しいときに０．５となり、図７の横軸では中央を示す。また、左右踏力比は、左脚の計測踏力Fft_Lの方が右脚の計測踏力Fft_Rより大きいときに０．５より小さい値となり、図７の横軸では中央より左側を示す。また、左右踏力比は、左脚の計測踏力Fft_Lの方が右脚の計測踏力Fft_Rより小さいときに０．５より大きい値となり、図７の横軸では中央より右側を示す。

また、右脚の計測踏力Fft_Rが０であり且つ左脚の計測踏力Fft_Lが０より大きい値であるときは、左右踏力比は０であり横軸の左端を示す。更に、左脚の計測踏力Fft_Lが０であり且つ右脚の計測踏力Fft_Rが０より大きい値であるときは、左右踏力比を１として横軸の右端を示す。

なお、左右踏力比は「Fft_R/(Fft_L+Fft_R)」に限らず、「Fft_L/(Fft_L+Fft_R)」で表してもよいし、他の手法によって表してもよい。

また、左負担目標値Fcmd_Lと右負担目標値Fcmd_Rは、これらの和が補助装置負担支持力になるので、左負担割合Ratio_Lと右負担割合Ratio_Rの和は１になるように設定される。すなわち、図７の実線及び破線は、所定の左右踏力比に対応する左負担割合Ratio_Lと右負担割合Ratio_Rとの合計が常に１になるように設定されている。

そして、各計測踏力Fft_L，Fft_Rから得られる左右踏力比に応じて、左負担割合Ratio_L（図７の実線）と、右負担割合Ratio_R（図７の破線）とが決定される。

左右踏力比が０．５であるとき（Fft_L = Fft_R）は、利用者Ｐの左脚と右脚の踏力が等しいときであり、歩行補助装置Ａから利用者Ｐに対して作用する力の方向は、垂直且つ上方向（重力の作用方向の反対方向）になるのが望ましい。このため、脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれの第３関節８に付与される駆動トルクにより着座部材１から利用者Ｐに作用する持上げ力が等しくなるように、左負担割合Ratio_Lと右負担割合Ratio_Rとが同じ値に設定されている（図７の縦軸の中央）。

また、図７に示されるように、左右踏力比が０．５より小さいとき（Fft_L > Fft_R）は、利用者Ｐの右脚よりも左脚の踏力が大きいときであり、歩行補助装置Ａから利用者Ｐに対して作用する力の方向は、左脚側から右脚側に向かって斜め上方向になるのが望ましい。このため、左脚リンク３Ｌより右脚リンク３Ｒの方が、第３関節８に付与される駆動トルクにより着座部材１から利用者Ｐに作用する持上げ力が大きくなるように、左負担割合Ratio_Lの方が右負担割合Ratio_Rより大きい値に設定されている。

また、左右踏力比が０．５より大きいとき（Fft_L < Fft_R）は、利用者Ｐの左脚よりも右脚の踏力が大きいときであり、歩行補助装置Ａから利用者Ｐに対して作用する力の方向は、右脚側から左脚側に向かって斜め上方向になるのが望ましい。このため、右脚リンク３Ｒより左脚リンク３Ｌの方が、第３関節８に付与される駆動トルクにより着座部材１から利用者Ｐに作用する持上げ力が大きくなるように、右負担割合Ratio_Rの方が左負担割合Ratio_Lより大きい値に設定されている。

また、図７に示されるように、左負担割合Ratio_Lは、左右踏力比が０のとき（図７の横軸左端）に１となり、左右踏力比が０．５のとき（図７の横軸中央）に０．５となり、左右踏力比が１のとき（図７の横軸右端）に０となる直線で表される。右負担割合Ratio_Rは、左負担割合Ratio_Lとは左右対称に、左右踏力比が０のとき（図７の横軸左端）に０となり、左右踏力比が０．５のとき（図７の横軸中央）に０．５となり、左右踏力比が１のとき（図７の横軸右端）に１となる直線で表される。

本実施形態では、これらの直線の方程式の傾きと切片を各直線が通る２点の位置からそれぞれ求め、左右踏力比に応じて左負担割合Ratio_Lと右負担割合Ratio_Rとを求めている。

歩行補助装置Ａは、利用者Ｐの左右の脚体のそれぞれの踏力に応じて、全てのアクチュエータからそれぞれ適切な力が出力されることで適切な歩行補助が行えるため、いずれか１つのアクチュエータが力を出力できない状態になったときには、歩行補助を停止した方がよい。このため、脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rを左右踏力比のみによって決定する場合、すなわち、各脚リンク３Ｌ，３Ｒのバッテリ１９のＳＯＣを考慮せずに決定する場合には、一方のバッテリ１９のＳＯＣが歩行補助装置Ａを駆動するのに充分大きい場合であっても、他方のバッテリ１９のＳＯＣが０又は０に近い値になった場合には、歩行補助装置Ａの作動を停止することになり、使用可能時間が低下してしまう。

そこで、本実施形態では、各脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rを決定する際に、左右踏力比のみならず、脚リンク３Ｌ，３Ｒの各バッテリ１９のＳＯＣを考慮することで、それぞれのバッテリ１９のＳＯＣの差を０又は０に近い値を維持するように制御している。以下、詳細について説明する。

図８は、２つのバッテリ１９のＳＯＣに差がある場合の、左右踏力比と各脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rの関係を示す。詳細には、図８（ａ）は、左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより大きい場合を示し、図８（ｂ）は、左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより小さい場合を示す。また、図８及び後述する図１３，図１４では、縦軸，横軸及び実線，破線が示すものは、図７と同様である。

左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより大きい場合には、図８（ａ）に示されるように、左右踏力比が０．５である場合（Fft_L=Fft_R）であっても、左負担目標値Fcmd_Lが右負担目標値Fcmd_Rより大きく設定される。これによって、左脚リンク３Ｌのバッテリ１９の方が右脚リンク３Ｒのバッテリ１９より電気エネルギーを多く消費することになり、左検知蓄電残量SOC_Lと右検知蓄電残量SOC_Rとの差を小さくできる。

また、左右踏力比が０．５より小さい場合（Fft_L > Fft_R）には、左負担目標値Fcmd_Lを右負担目標値Fcmd_Rよりも大きくし、且つこれらの差（Fcmd_L-Fcmd_R）が、２つのＳＯＣにばらつきが無い場合（図７の分配比マップ）に比べて大きくなるように設定される。

また、左右踏力比が０．５より大きい場合（Fft_L < Fft_R）には、左右踏力比が所定の左右踏力比α１（但し、α１＞０．５）未満のときに、左負担目標値Fcmd_Lは、右負担目標値Fcmd_Rよりも大きく設定される。左右踏力比が０．５より大きい場合（Fft_L < Fft_R）、且つ左右踏力比が所定の左右踏力比α１であるときに、左負担目標値Fcmd_Lは、右負担目標値Fcmd_Rと同じ値に設定される。左右踏力比が０．５より大きい場合（Fft_L < Fft_R）、且つ左右踏力比が所定の左右踏力比α１より大きいときに、左負担目標値Fcmd_Lは、右負担目標値Fcmd_Rよりも小さく設定される。

このように、左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより大きい場合には、図８（ａ）に示されるように、左負担割合Ratio_Lは、左右踏力比が０からα１の区間で、左右踏力比が０のときに１となり、左右踏力比が所定の左右踏力比α１のときに０．５となる直線で表される。また、左負担割合Ratio_Lは、左右踏力比がα１から１の区間で、左右踏力比がα１のときに０．５となり、左右踏力比が１のときに０となる直線で表される。更に、右負担割合Ratio_Rは、左右踏力比が０からα１の区間で、左右踏力比が０のときに０となり、左右踏力比が所定の左右踏力比α１のときに０．５となる直線で表される。また、右負担割合Ratio_Rは、左右踏力比がα１から１の区間で、左右踏力比がα１のときに０．５となり、左右踏力比が１のときに１となる直線で表される。

左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより小さい場合には、左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより小さい場合と左右を反転させたような分配比マップとなる。すなわち、この場合には、図８（ｂ）に示されるように、左負担割合Ratio_Lは、左右踏力比が０からα２（但し、α２＜０．５）の区間で、左右踏力比が０のときに１となり、左右踏力比が所定の左右踏力比α２のときに０．５となる直線で表され、左右踏力比がα２から１の区間で、左右踏力比がα２のときに０．５となり、左右踏力比が１のときに０となる直線で表される。また、右負担割合Ratio_Rは、左右踏力比が０からα２の区間で、左右踏力比が０のときに０となり、左右踏力比が所定の左右踏力比α２のときに０．５となる直線で表され、左右踏力比がα２から１の区間で、左右踏力比がα２のときに０．５となり、左右踏力比が１のときに１となる直線で表される。

また、図８に示されるような分配比マップにおいても、図７に示されるような分配比マップと同様に、所定の左右踏力比に対応する左負担目標値Fcmd_Lと右負担目標値Fcmd_Rとの合計が常に１になるように設定されている。

このように、本実施形態では、制御装置２１は、脚リンク３Ｌ，３Ｒのバッテリ１９のＳＯＣに差がある場合には、ＳＯＣが同等である場合の脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれの回転アクチュエータ９の駆動力に比べて、ＳＯＣが小さいバッテリ１９が配置された脚リンク（３Ｌ又は３Ｒ）の回転アクチュエータ９の駆動力を小さくし、ＳＯＣが大きいバッテリ１９が配置された脚リンク（３Ｒ又は３Ｌ）の回転アクチュエータ９の駆動力を大きくする。これにより、ＳＯＣが大きい方の脚リンク（３Ｒ又は３Ｌ）のバッテリ１９の電気エネルギーがより多く消費されやすくなり、各バッテリ１９のＳＯＣの差（以下、「蓄電残量差」という）SOC_dが小さくなりやすい。

このように、歩行補助装置Ａは、複数（２つ）のバッテリ１９を有しているが、図８に示されるような分配比マップを使用することで各バッテリ１９のＳＯＣの差が小さくなりやすく、当該歩行補助装置Ａの使用時間が低減することを抑制できる。

図８に示されるような分配比マップは、蓄電残量差SOC_dに基づいて決定される。本実施形態では、操作量Ｈを決定することで分配比マップを決定している。操作量Ｈとは、負担割合Ratio_L，Ratio_Rがそれぞれ０．５になる左右踏力比の位置を、左右踏力比が０．５の位置から左右方向に移動させた量である。すなわち、図７に示されるような各バッテリ１９のＳＯＣが同等の場合には、負担割合Ratio_L，Ratio_Rがそれぞれ０．５になる左右踏力比は０．５であり（図７の縦軸の中央）、操作量Ｈは０となる。また、図８（ａ）に示されるような、右脚リンク３Ｒより左脚リンク３Ｌのバッテリ１９のＳＯＣが大きい場合には（SOC_L > SOC_R）、負担割合Ratio_L，Ratio_Rがそれぞれ０．５になる左右踏力比はα１であり、操作量Ｈは「α１−０．５」となる。また、図８（ｂ）に示されるような、左脚リンク３Ｌより右脚リンク３Ｒのバッテリ１９のＳＯＣが大きい場合には（SOC_L < SOC_R）、負担割合Ratio_L，Ratio_Rがそれぞれ０．５になる左右踏力比はα２であり、操作量Ｈは「０．５−α２」となる。

操作量Ｈの決定に伴い、分配比マップが決定される。右脚リンク３Ｒより左脚リンク３Ｌのバッテリ１９のＳＯＣが大きい場合には（SOC_L > SOC_R）、所定の左右踏力比α１を「Ｈ＋０．５」として算出する。そして、上述したように、左負担割合Ratio_Lが、左右踏力比が０からα１の区間で左右踏力比が０のときに１となり左右踏力比が所定の左右踏力比α１のときに０．５となる直線と、左右踏力比がα１から１の区間で左右踏力比がα１のときに０．５となり左右踏力比が１のときに０となる直線とで表され、右負担割合Ratio_Rが、左右踏力比が０からα１の区間で左右踏力比が０のときに０となり左右踏力比が所定の左右踏力比α１のときに０．５となる直線と、左右踏力比がα１から１の区間で左右踏力比がα１のときに０．５となり左右踏力比が１のときに１となる直線とで表される。

左脚リンク３Ｌより右脚リンク３Ｒのバッテリ１９のＳＯＣが大きい場合には（SOC_L < SOC_R）、所定の左右踏力比α２を「０．５−Ｈ」として算出する。そして、上述したように、左負担割合Ratio_Lが、左右踏力比が０からα２の区間で左右踏力比が０のときに１となり左右踏力比が所定の左右踏力比α２のときに０．５となる直線と、左右踏力比がα２から１の区間で左右踏力比がα２のときに０．５となり左右踏力比が１のときに０となる直線とで表され、右負担割合Ratio_Rが、左右踏力比が０からα２の区間で左右踏力比が０のときに０となり左右踏力比が所定の左右踏力比α２のときに０．５となる直線と、左右踏力比がα２から１の区間で左右踏力比がα２のときに０．５となり左右踏力比が１のときに１となる直線とで表される。

本実施形態では、これらの直線の方程式の傾きと切片を各直線が通る２点の位置からそれぞれ求め、左右踏力比に応じて左負担割合Ratio_Lと右負担割合Ratio_Rとを求めている。

なお、各バッテリ１９のＳＯＣが同等の場合には（SOC_L=SOC_R）、操作量Ｈが０となり、図７に示されるような分配比マップになる。

制御装置２１は、このように、蓄電残量差SOC_dに基づいて操作量Ｈを決定することで、各バッテリ１９のＳＯＣを制御している。換言すれば、制御装置２１は、前回の制御周期の蓄電残量差SOC_dをフィードバック成分として、現在の制御周期の操作量Ｈを決定することで、各バッテリ１９のＳＯＣを制御している。

本実施形態では、制御装置２１は、蓄電残量差SOC_dが大きいほど、操作量Ｈが大きな値になるように制御する（以下、「比例制御」という）。

操作量Ｈの値が大きくなると、操作量Ｈの値が小さいときに比べて、ＳＯＣが大きい方の脚リンク（３Ｌ又は３Ｒ）の負担割合（Ratio_L又はRatio_R）が増加し、且つＳＯＣが小さい方の脚リンク（３Ｒ又は３Ｌ）の負担割合（Ratio_R又はRatio_L）が減少する。これによって、蓄電残量差SOC_dをより早く小さくできる。

この制御装置２１による比例制御が、本発明における「制御手段は、複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量の差が大きいほど、所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように２つの駆動源を制御する」ことに相当する。

また、本実施形態では、制御装置２１は、各バッテリ１９のＳＯＣに差がある状態が継続する時間が長いほど、操作量Ｈが大きな値になるように制御する（以下、「積分制御」という）。制御装置２１は、蓄電残量差SOC_dを図示しないメモリに記憶保持している。制御装置２１は、この記憶保持された複数の蓄電残量差SOC_dより、ＳＯＣに差がある状態が継続している時間を検知している。このようにして、操作量Ｈを大きくすることで、蓄電残量差SOC_dをより早く小さくできる。

この制御装置２１による積分制御が、本発明における「制御手段は、複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量に差がある状態が長く続くほど、所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように２つの駆動源を制御する」ことに相当する。

また、本実施形態では、制御装置２１は、各バッテリ１９のＳＯＣに差の時間変化量が大きいほど、操作量Ｈが大きな値になるように制御する（以下、「微分制御」という）。制御装置２１は、記憶保持された複数の蓄電残量差SOC_dの、隣り合う制御周期毎の蓄電残量差SOC_dの差分を算出し、蓄電残量差SOC_dの時間変化量を検知している。このようにして、操作量Ｈを大きくすることで、蓄電残量差SOC_dをより早く小さくできる。

この制御装置２１による微分制御が、本発明における「制御手段は、複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量の差の時間変化量が大きいほど、所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように２つの駆動源を制御する」ことに相当する。

制御装置２１は、上述のような比例制御，積分制御，微分制御により操作量Ｈを決定するために、フィードバック制御として、所謂ＰＩＤ制御を行う。すなわち、制御装置２１は、蓄電残量差SOC_dに対して所定のゲインＫｐを乗じた項（比例項）と、蓄電残量差SOC_dに対して所定のゲインＫｉを乗じたものの積分値（積分項）と、蓄電残量差SOC_dに対して所定のゲインＫｄを乗じたものの微分値（微分）とを加え合わせることで操作量Ｈを決定している。これによって、より早く、より安定的に、各バッテリ１９のＳＯＣが同等になるように、各バッテリ１９のＳＯＣを制御（ＰＩＤ制御）している。所定のゲインＫｐ，Ｋｉ，Ｋｄは、実験等によって決定され、予め図示しないメモリに記憶保持されている。

次いで、制御装置２１は、前記左右目標負担分決定手段６３の処理を実行する。この処理を図９を参照して以下に詳説する。図９は、制御装置２１が実行する左右目標負担分決定手段６３の処理を示すフローを説明する図である。

最初のステップＳＴ１では、左検知蓄電残量SOC_Lと右検知蓄電残量SOC_Rとの差分、すなわち、蓄電残量差SOC_dが算出される。蓄電残量差SOC_dは、「SOC_d = SOC_L - SOC_R」として算出される。なお、蓄電残量差SOC_dは、「SOC_d = SOC_R - SOC_L」として算出してもよい。

次に、ステップＳＴ２に進み、不感帯処理を実行する。不感帯処理では、ステップＳＴ１で算出された蓄電残量差SOC_dの絶対値が、所定の値以下のときには、差分が０である（差分が無い）としている。これにより、蓄電残量差SOC_dが多少の値である場合には、蓄電残量差SOC_dがないものとしている。

歩行補助装置Ａの使用状況によってはバッテリ１９間でＳＯＣに差が発生することは頻繁に発生する。このような頻繁に発生するような事象に対して、すぐに追随するように回転アクチュエータ９の駆動力を変更すると、利用者Ｐは違和感を感じやすい。このため、蓄電残量差SOC_dが所定の値以上のときにのみ、回転アクチュエータ９の駆動力を変更（すなわち、分配比マップの変更）をすることで、利用者Ｐの利便性を向上できる。この所定の値は、バッテリ１９の性能等を考慮して、歩行補助装置Ａの利便性を損なわないような値を実験等によって決定され、予め図示しないメモリに記憶保持されている。

本ステップＳＴ２の処理が、本発明における、「制御手段は、複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量の差が所定の値以上のときに、残量検知手段の検知結果に基づいて複数の駆動手段を制御する」処理に相当する。

次に、ステップＳＴ３に進み、上述した、比例制御，積分制御，微分制御によるＰＩＤ制御を行う。これにより、ステップＳＴ１及びＳＴ２で決定された蓄電残量差SOC_dから操作量Ｈが決定される。

本ステップＳＴ３の処理が、本発明における「制御手段は、複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量の差が大きいほど、所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように２つの駆動源を制御する」処理と、「制御手段は、複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量に差がある状態が長く続くほど、所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように２つの駆動源を制御する」処理と、「制御手段は、複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量の差の時間変化量が大きいほど、所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように２つの駆動源を制御する」処理に相当する。

次にステップＳＴ４に進み、ステップＳＴ３で決定された操作量Ｈが所定の上限値を超えていた場合には、所定の上限値を新たな操作量Ｈとして再度設定する。この所定の上限値は、ＰＩＤ制御による演算によって得られた操作量Ｈが、大きくなりすぎることで、利用者Ｐが違和感を感じない値になるように、実験等によって決定され、予め図示しないメモリに記憶保持されている。

次に、ステップＳＴ５に進み、図１０に示されるような開脚角度θ２に応じたゲインによって、操作量Ｈを再設定する。図１０は、横軸が開脚角度θ２を示し、縦軸がゲインを示す。ゲインは、開脚角度θ２が０のときに１に設定されており、開脚角度θ２が増加するにつれて減少するように設定されている。

歩行補助装置Ａは、各バッテリ１９のＳＯＣが同等の場合には、上述したように、図７に示されるように、利用者Ｐの左右踏力比に応じた各脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rが決定される。

しかしながら、各バッテリ１９のＳＯＣに差がある場合には、各脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rは、利用者Ｐの左右踏力比のみならず、検知蓄電残量SOC_L，SOC_Rをも考慮して決定される。このため、例えば、左右踏力比が０．５であるときであっても、歩行補助装置Ａから利用者Ｐに対して作用する力の方向が、垂直且つ上方向（重力の作用方向とは反対方向）にはならず、ＳＯＣが大きい脚リンク側からＳＯＣが小さい脚リンク側に向かって斜め上方向になる。

このとき、左負担目標値Fcmd_Lと右負担目標値Fcmd_Rとの差が大きい場合には、差が小さい場合に比べて、歩行補助装置Ａから利用者Ｐに対して作用する力の方向が、垂直且つ上方向（重力の作用方向とは反対方向）に対して大きな角度となる。すなわち、この場合には、ＳＯＣが同等の場合に歩行補助装置Ａが作用する力の方向に比べて大きく異なる。このとき、開脚角度θ２が大きくなるほど、この力の方向の異なり方が大きくなり、利用者Ｐが違和感を感じやすくなる。これは、左右踏力比が０．５ではないときであっても、各バッテリ１９のＳＯＣに差がある場合には、同等の場合に比べると、歩行補助装置Ａから利用者Ｐに対して作用する力の方向が異なり、利用者Ｐが違和感を感じやすくなることは同様である。

このため、開脚角度θ２が増加するにつれて、所定の左右踏力比α１，α２が開脚角度θ２が増加する前に比べて減少するように操作量Ｈを設定することで、利用者Ｐが感じる違和感を緩和している。

なお、図１０に示されるような開脚角度θ２とゲインとの関係を示すマップは、本実施形態では下に凸の曲線としているが、これに限らず、単調減少するものであればよく、例えば、傾きが負の数の直線のようなものであってもよい。

本ステップＳＴ５の処理が、本発明における「制御手段は、複数の駆動源のうちの所定の２つの駆動源のそれぞれの脚リンク合成力のなす角度が大きくなるほど、所定の２つの駆動源に供給される電気エネルギーの差が小さくなるように２つの駆動源を制御する」処理に相当する。

次にステップＳＴ６に進み、ステップＳＴ５で最終的に決定された操作量Ｈに基づいて、分配比マップが決定される。操作量Ｈが０のときには、図７に示されるような、各バッテリ１９のＳＯＣが同等の分配比マップになり、操作量Ｈが０ではないときには、図８に示されるような、各バッテリ１９のＳＯＣに差があるときの分配比マップになる。このように操作量Ｈに基づいて、分配比マップが決定され、左右踏力比に基づいて負担割合Ratio_L，Ratio_Rが決定される。

次にステップＳＴ７に進み、各脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rを決定する。このとき、左脚リンク３Ｌは「総持上げ力の目標値×Ratio_L」で算出され、右脚リンク３Ｒは「総持上げ力の目標値×Ratio_R」で算出される。

ここで、総持上げ力の目標値は、本実施形態では、予め次のように設定され、図示しないメモリに記憶保持されている。例えば、歩行補助装置Ａの全体の重量（又は該全体の重量から両足平装着部２Ｌ，２Ｒの総重量を差し引いた重量）と、着座部材１から利用者Ｐに作用させる持上げ力によって支えようとする利用者Ｐの体重の一部の重量（例えば、利用者Ｐの全体重に予め設定した割合を乗じた重量）とを加え合わせた重量に作用する重力（該重量×重力加速度）の大きさが総持上げ力の目標値として設定される。この場合、結果的には、利用者Ｐの体重の一部の重量に作用する重力と同等の大きさの上向きの並進力が、着座部材１から利用者Ｐへの目標とする持上げ力として設定されることとなる。

なお、着座部材１から利用者Ｐへの目標とする持上げ力の大きさを直接的に設定し得るようにして、その目標とする持上げ力と、歩行補助装置Ａの全体の重量（又は該全体の重量から両足平装着部２Ｌ，２Ｒの総重量を差し引いた重量）に作用する重力の大きさとの総和を総持上げ力の目標値として設定するようにしてもよい。また、歩行補助装置Ａの運動によって発生する上下方向の慣性力が上記重力に比して比較的大きくなる場合には、該慣性力と上記重力との総和の力の大きさを総持上げ力の目標値として設定してもよい。この場合、該慣性力を逐次推定する必要があるが、その推定は、例えば、特開２００７−３３０２９９号公報に記載された手法によって行うことができる。

以上が、制御装置２１の左右目標負担分決定手段６３の処理である。

制御装置２１が、ステップＳＴ１〜ＳＴ７の処理によって、蓄電残量差SOC_dに応じて操作量Ｈを決定し、操作量Ｈから得られた分配比マップによって決定された負担割合Ratio_L，Ratio_Rから脚リンク負担目標値Fcmd_L，Fcmd_Rを決定して回転アクチュエータ９を制御することが、本発明における、「制御手段は、複数の蓄電池のそれぞれの蓄電残量に差がある場合には、複数の蓄電池の蓄電残量が同等である場合の駆動手段集合が発生する力に比べて、蓄電残量が小さい蓄電池に対応した駆動手段集合が小さい力を発生し、蓄電残量が大きい蓄電池に対応した駆動手段集合が大きい力を発生するように複数の駆動手段を制御する」ことに相当する。

また、ステップＳＴ１〜ＳＴ７の処理は、歩行補助装置Ａではなく利用者Ｐの動作を補助する動作補助装置の場合においては、本発明の「制御手段は、各エネルギー源のエネルギー残量に差がある場合には、各エネルギー源のエネルギー残量が同等である場合の駆動源の出力に比べて、エネルギー残量が小さいエネルギー源に対応した駆動源は小さい出力を発生し、エネルギー残量が大きいエネルギー源に対応した駆動源は大きい出力を発生するように、複数の駆動手段を制御する」ことに相当すると共に、「制御手段は、各蓄電池の蓄電残量に差がある場合には、各蓄電池の蓄電残量が同等である場合の駆動源の出力に比べて、蓄電残量が小さい蓄電池に対応した駆動源は小さい出力を発生し、蓄電残量が大きい蓄電池に対応した駆動源は大きい出力を発生するように、複数の駆動手段を制御する」ことに相当する。

以上のようにして左右目標持上げ力決定手段６３の処理を実行した後、制御装置２１は、指示電流決定手段６４Ｌ，６４Ｒの処理を実行する。その処理のアルゴリズムは、いずれの指示電流決定手段６４Ｌ，６４Ｒでも同じであり、以下に左側指示電流決定手段６４Ｌ処理を図１１を参照して代表的に説明する。図１１は、該左側指示電流決定手段６４Ｌの機能的手段を示すブロック図である。なお、この左側指示電流決定手段６４Ｌ処理の説明では、各参照符号の末尾に符号“Ｌ”、“Ｒ”を付記するのを省略する場合があるが、特にことわらない限り、各参照符号は、左脚リンク３Ｌに関するもの（符号“Ｌ”の付記が省略されているもの）であるとする。

左側指示電流決定手段６４Ｌは、前記左側ロッド伝達力計測処理手段６２Ｌによる連結ロッド１８のロッド伝達力の計測値Frodを、該計測値Frodに対応して第３関節８に実際に付与される駆動トルクの値Tact（以下、実関節トルクTactという）に変換するトルク変換手段６４ａと、前記左右目標負担分決定手段６３により決定された左負担目標値Fcmdに対応して、第３関節８に付与すべき駆動トルクの目標値の基本値である基本目標トルクTcmd1を求める基本目標トルク演算手段６４ｂと、第３関節８を駆動する際に、下腿フレーム７が大腿フレーム５に対して回転運動することに起因して発生する摩擦力などの影響を補償するために第３関節８に付加的に付与すべきトルクTcor（以下、下腿補償トルクTcorという）を求める下腿補償トルク演算手段６４ｃとを備える。

更に、左側指示電流決定手段６４Ｌは、基本目標トルク演算手段６４ｂで求めた基本目標トルクTcmd1に、下腿補償トルク演算手段６４ｃで求めた下腿補償トルクTcorを加えることにより、第３関節８に回転アクチュエータ９から動力伝達機構１０を介して付与すべき駆動トルクの最終的な（現在の制御周期における）目標値としての目標関節トルクTcmdを決定する加算演算手段６４ｄと、この目標関節トルクTcmdとトルク変換手段６４ａで求められた実関節トルクTactとの偏差Terr（＝Tcmd−Tact）を求める減算演算手段６４ｅと、該偏差Terrを“０”にする（TactをTcmdに一致させる）ために必要な電動モータ１５の指示電流値のフィードバック操作量Ifbを求めるフィードバック演算手段６４ｆと、左脚リンク３Ｌの実際の総持上げ力負担分が脚リンク負担目標値になるようにするために要求される電動モータ１５の指示電流値のフィードフォワード操作量Iffを求めるフィードフォワード演算手段６４ｇと、フィードバック操作量Ifbとフィードフォワード操作量Iffとを加え合わせることで、最終的に指示電流値Icmdを決定する加算演算手段６４ｈとを備える。

そして、左側指示電流決定手段６４Ｌは、まず、トルク変換手段６４ａ、基本目標トルク演算手段６４ｂ、及び下腿補償トルク演算手段６４ｃの処理を次のように実行する。

トルク変換手段６４ａには、左脚リンク３Ｌの動力伝達機構１０の連結ロッド１８のロッド伝達力の計測値Frodと、左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１とが入力される。

ここで、前記連結ロッド１８の長手方向（＝ロッド伝達力の方向）に直交する方向での、第３関節８の関節軸と、連結ロッド１８の枢着部１８ｂとの距離をｒとおくと、ロッド伝達力の計測値Frodに、この距離ｒ（以下、有効半径長ｒという）を乗じてなる値が、前記実関節トルクTactとなる。そして、該有効半径長ｒは、左脚リンク３Ｌの膝角度に応じて定まる。

そこで、トルク変換手段６４ａは、入力された膝角度の計測値θ１から、予め設定された演算式もしくはデータテーブル（膝角度と有効半径長との関係を表す演算式又はデータテーブル）により有効半径長ｒを求める。そして、トルク変換部６４ａは、その求めた有効半径長ｒを、入力されたロッド伝達力の計測値Frodに乗じることによって、計測値Frodのロッド伝達力によって、第３関節８に付与される実関節トルクTactを求める。

なお、このトルク変換手段６４ａの処理は、換言すれば、ロッド伝達力のベクトルと、連結ロッド１８の枢着部１８ｂの、第３関節８の関節軸に対する位置ベクトルとのベクトル積（外積）を算出する演算処理である。

基本目標トルク演算手段６４ｂには、左右目標負担分決定手段６３により決定された左負担目標値Fcmdと、左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１とが入力される。そして、基本目標トルク演算手段６４ｂは、これらの入力値から、次のようにして基本目標トルクTcmd1を求める。この処理を、図１２を参照して以下に説明する。図１２は、左脚リンク３Ｌの要部構成を模式化して示している。なお、右脚リンク３Ｒについても、左脚リンク３Ｌと同様であるため、説明を省略する。

図１２を参照して、床側から第２関節６を介して左脚リンク３Ｌに作用する支持力は、第２関節６からガイドレール１１の曲率中心４ａに向かう並進力と見なすことができ、この並進力の大きさの目標値が、前記脚リンク負担目標値Fcmdとなる。そして、この脚リンク負担目標値Fcmdの大きさの並進力（支持力）を、床側から左脚リンク３Ｌに作用させたと仮定した場合に、該並進力のベクトルによって第３関節８の関節軸のまわりに発生するモーメントに釣り合うトルクが、求めるべき前記基本目標トルクTcmd1である。

ここで、図示のように、ガイドレール１１の曲率中心４ａと第３関節８とを結ぶ線分をＳ１、第３関節８と第２関節６とを結ぶ線分をＳ２、ガイドレール１１の曲率中心４ａと第２関節６とを結ぶ線分をＳ３とおく。また、線分Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のそれぞれの長さをＬ１，Ｌ２，Ｌ３とおく。そして、線分Ｓ２と線分Ｓ３とのなす角度をθ３とおくと、脚リンク負担目標値Fcmdと、基本目標トルクTcmd1との間には、次式（１）の関係が成立する。

Tcmd1＝（Fcmd・sinθ３）・Ｌ２ ……（１）
この式（１）の右辺は、脚リンク負担目標値Fcmdの大きさの並進力（支持力）を床側から左脚リンク３Ｌに作用させたと仮定した場合に、該並進力のベクトルによって第３関節８の関節軸のまわりに発生するモーメントの大きさを示している。

そこで、基本目標トルク演算手段６４ｂは、この式（１）により、基本目標トルクTcmd1を求める。この場合、この式（１）の右辺の演算に必要なＬ２の値は、一定値であり、予め図示しないメモリに記憶保持されている。また、角度θ３は、線分Ｓ１の長さＬ１と、線分Ｓ２の長さＬ２と、入力される左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１とから幾何学的な演算によって、求められる。なお、線分Ｓ１の長さＬ１は、Ｌ２と同様に一定値であり、予め図示しないメモリに記憶保持されている。

具体的には、線分Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を３辺とする三角形において、次式（２），（３）の関係式が成り立つ。

Ｌ３²＝Ｌ１²＋Ｌ２²−２・Ｌ１・Ｌ２・cos（180°−θ１） ……（２）
Ｌ１²＝Ｌ２²＋Ｌ３²−２・Ｌ２・Ｌ３・cosθ３ ……（３）
従って、Ｌ１，Ｌ２の値と、膝角度の計測値θ１とから式（２）により、Ｌ３を算出できる。そして、その算出したＬ３の値と、Ｌ１，Ｌ２の値とから式（３）により、角度θ３を算出できる。

以上が基本目標トルク演算手段６４ｂの処理である。

下腿補償トルク演算手段６４ｃには、左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１が入力される。そして、下腿補償トルク演算手段６４ｃは、入力された計測値θ１を使用して、次式（４）のモデル式の演算を行うことにより、下腿補償トルクTcorを算出する。

Tcor＝A1・θ１＋A2・sgn（ω1）＋A3・ω1＋A4・β1＋A5・sin（θ１／２）……（４）
ここで、式（４）の右辺におけるω1は左脚リンク３Ｌの膝角度の時間的変化率（微分値）としての膝角速度、β1は該膝角速度ω1の時間的変化率（微分値）としての膝角加速度、sgn（ ）は符号関数である。また、A1，A2，A3，A4，A5は、予め定められた値の係数である。

式（４）の右辺の第１項は、左脚リンク３Ｌを伸展方向に付勢するバネ（図示しない）によって、第３関節８に付与されるトルクの大きさの分だけ、左脚リンク３Ｌの伸展方向の目標関節トルクTcmdを基本目標トルクTcmd1から減少させるための項である。また、右辺の第２項は、左脚リンク３Ｌの第３関節８における大腿フレーム５と下腿フレーム７との間の摩擦力（動摩擦力）に起因して該第３関節８に発生する抵抗力に抗して第３関節８を駆動するために該第３関節８に付与すべきトルクを意味する。また、右辺の第３項は、左脚リンク３Ｌの第３関節８における大腿フレーム５と下腿フレーム７との間の粘性抵抗、すなわち、膝角速度ω1に応じて粘性的な抵抗力に抗して第３関節８を駆動するために該第３関節８に付与すべきトルクを意味する。また、右辺の第４項は、膝角加速度β1に応じて発生する慣性力モーメント、詳細には、左脚リンク３Ｌの第３関節８よりも足平装着部２側の部分（下腿フレーム７と第２関節６と足平装着部２とから構成される部分）の運動による慣性力に起因して第３関節８に発生する抵抗力のモーメントに抗して第３関節８を駆動するために該第３関節８に付与すべきトルクを意味する。また、右辺の第５項は、左脚リンク３Ｌの第３関節８よりも足平装着部２側の部分（下腿フレーム７と第２関節６と足平装着部２とから構成される部分）に作用する重力に起因して第３関節８に発生する抵抗力のモーメントに抗して第３関節８を駆動するために該第３関節８に付与すべきトルクを意味する。

なお、第５項における正弦関数sin（ ）を作用させるべき角度は、本来は、前記図１２の線分Ｓ２（第３関節８と第２関節６とを結ぶ線分）と鉛直方向（重力方向）とがなす角度である。本実施形態では、大腿フレーム５の長さと下腿フレーム７との長さとが概ね等しいため、線分Ｓ２と鉛直方向とがなす角度は、近似的に、膝角度計測処理手段６１で計測する左脚リンク３Ｌの膝角度の１／２の角度となる。そこで、本実施形態では、第５項における正弦関数sin（ ）を作用させる角度を“θ１／２”とした。但し、加速度センサや傾斜計などを歩行補助装置Ａに搭載し、重力方向に対する下腿フレーム７の傾斜角度（線分Ｓ２の傾斜角度）を検出し得るようにした場合には、その傾斜角度を第５項における“θ１／２”の代わりに使用することが望ましい。

下腿補償トルク演算手段６４ｃは、上記した式（４）の右辺の演算を行うために、その演算に必要な膝角速度ω1の値と、膝角加速度β1の値とを、左側膝角度計測処理手段６１Ｌから逐次入力される左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１の時系列から逐次算出する。そして、下腿補償トルク演算部６４ｃは、入力された左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１（今回値）と、算出した膝角速度ω1の値（今回値）及び膝角加速度β1の値（今回値）と用いて、式（４）の右辺の演算を行うことによって、下腿補償トルクTcorを算出する。なお、“今回値”は、制御装置２１の現在の制御周期で求めた値を意味する。

補足すると、式（４）の演算に使用する各係数A1，A2，A3，A4，A5の値は、予め、式（４）の左辺の値（実測値）と右辺の値（演算値）との差の２乗値を最小化するような同定アルゴリズムによって実験的に同定され、図示しないメモリに記憶保持される。以上が下腿補償トルク演算手段６４ｃの処理である。

補足すると、式（４）のモデル式は、左脚リンク３Ｌを伸展方向に付勢するバネを備えたものを前提とする式であるが、該バネを省略した場合には、式（４）の右辺の第１項は、不要である。また、式（４）の右辺の各項のうちの第２項は、他の項に比べて一般に比較的小さい値となるので、省略してもよい。また、式（４）の右辺の第３項、第４項、第５項のうち、他の項よりも比較的小さい値となる項を省略したモデル式によって、下腿補償トルクTcorを決定するようにしてもよい。例えば、左脚リンク３Ｌの第３関節８よりも足平装着部２側の部分が十分に軽量である場合には、第４項と第５項の両方又は一方を省略してもよい。

左側指示電流決定手段６４Ｌは、以上のようにトルク変換手段６４ａ、基本目標トルク演算手段６４ｂ、及び下腿補償トルク演算手段６４ｃの処理を実行した後、加算演算手段６４ｄの処理を実行する。この処理では、基本目標トルク演算手段６４ｂ及び下腿補償トルク演算手段６４ｃによりそれぞれ求められた基本目標トルクTcmd1と下腿補償トルクTcorとが加え合わされる。換言すれば、基本目標トルクTcmd1が下腿補償トルクTcorにより補正される。これにより、目標関節トルクTcmd（＝Tcmd1＋Tcor）が算出される。

目標関節トルクTcmdは、換言すれば、着座部材１から利用者Ｐに目標とする持上げ力を作用させる上で必要な第３関節８の駆動トルクの目標値である。

左側指示電流決定手段６４Ｌは、更に、減算演算手段６４ｅの処理を実行する。この処理では、加算演算手段６４ｄで求められた目標関節トルクTcmdから、トルク変換手段６４ａで求められた実関節トルクTactを減算することによって、TcmdとTactとの偏差Terr（＝Tcmd−Tact）が算出される。

次いで、左側指示電流決定手段６４Ｌは、フィードバック演算手段６４ｆの処理を実行する。このとき、フィードバック演算手段６４ｆには、偏差Terrが入力される。そして、該フィードバック演算手段６４ｆは、入力された偏差Terrから所定のフィードバック制御則により、指示電流値Icmdのフィードバック成分としてのフィードバック操作量Ifbを算出する。該フィードバック制御則としては、例えばＰＤ則（比例・微分則）が使用される。この場合、上記偏差Terrに所定のゲインＭｐを乗じたもの（比例項）と、偏差Terrに所定のゲインＭｄを乗じたものの微分値（微分項）とを加え合わせることによりフィードバック操作量Ｉfbが算出される。

なお、本実施形態では、電動モータの電流変化（出力トルクの変化）に対する着座部材１の持上げ力の変化の感度が、左脚リンク３Ｌの膝角度に応じて変化する。そこで、本実施形態では、フィードバック演算手段６４ｆには、偏差Terrに加えて、左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１も入力される。そして、フィードバック演算手段６４ｆは、上記比例項及び微分項の各ゲインＭｐ，Ｍｄの値を、左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１に応じて、予め定められた図示しないデータテーブル（膝角度と各ゲインＭｐ，Ｍｄとの関係を示すデータテーブル）により可変的に設定する。

一方、左側指示電流決定手段６４Ｌは、フィードバック演算手段６４ｆの処理と並行して、フィードフォワード演算手段６４ｇの処理を実行する。この場合、フィードフォワード演算手段６４ｇには、左右目標負担分決定手段６３により決定された左負担目標値Fcmdと、左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１とが入力される。

そして、フィードフォワード演算手段６４ｇは、次式（５）で表されるモデル式により、電動モータ１５の指示電流値のフィードフォワード成分としてのフィードフォワード操作量Ｉffを算出する。

Ｉff＝B1・Tcmd1＋B2・ω1＋B3・sgn（ω1）＋B4・β1＋B5・θ１ ……（５）
ここで、式（５）の右辺におけるTcmd1は、前記基本目標トルク演算手段６４ｂにより求められる基本目標トルクTcmd1と同じである。また、ω1，β1は、前記式（４）に関して説明した通り、それぞれ膝角速度、膝角加速度である。また、B1，B2，B3，B4，B5は、予め定められた値の係数である。

そして、式（５）の右辺の第１項は、基本目標トルクTcmd1の駆動トルク、換言すれば、左負担目標値Fcmdの支持力を床側から左脚リンク３Ｌに作用させたと仮定した場合に、第３関節８の関節軸まわりに発生するモーメントに釣り合う駆動トルクを、左脚リンク３Ｌの第３関節８に付与するために要求される電動モータ１５の通電電流の基本要求値を意味する。また、右辺の第２項は、左脚リンク３Ｌの第３関節８における大腿フレーム５と下腿フレーム７との間の粘性抵抗、すなわち、膝角速度ω1に応じて発生する大腿フレーム５と下腿フレーム７との間の粘性的な抵抗力に抗する駆動トルクを第３関節８に付与するために要求される電動モータ１５の通電電流の成分を意味する。また、右辺の第３項は、左脚リンク３Ｌの第３関節８における大腿フレーム５と下腿フレーム７との間の動摩擦力に抗する駆動トルクを第３関節８に付与するために要求される電動モータ１５の通電電流の成分を意味する。また、右辺の第４項は、膝角加速度β1に応じて発生する慣性力モーメントに抗する駆動トルクを第３関節８に付与するために要求される電動モータ１５の通電電流の成分を意味する。また、右辺の第５項は、左脚リンク３Ｌを伸展方向に付勢するバネ（図示しない）によって第３関節８に付与されるトルクの大きさの分だけ、左脚リンク３Ｌの伸展方向の駆動トルクを発生する電動モータ１５の通電電流を減少させるための項である。

この場合、フィードフォワード演算手段６４ｇは、下腿補償トルク演算手段６４ｃの処理の場合と同様に、式（５）の右辺の演算に必要なω1及びβ1を、入力される左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１の時系列から算出する。また、フィードフォワード演算手段６４ｇは、前記基本目標トルク演算手段６４ｂと同じ演算処理によって、入力される左負担目標値Fcmdと膝角度の計測値θ１とから、式（５）の右辺の演算に必要な基本目標トルクTcmd1を算出する。そして、フィードフォワード演算手段６４ｇは、入力された左脚リンク３Ｌの膝角度の計測値θ１（今回値）と、算出した膝角速度ω1の値（今回値）と、膝角加速度β1の値（今回値）と、算出した基本目標トルクTcmd1の値（今回値）と用いて、式（５）の右辺の演算を行うことによって、フィードフォワード操作量Iffを算出する。

補足すると、式（５）の演算に使用する各係数B1，B2，B3，B4，B5の値は、予め、式（５）の左辺の値（実測値）と右辺の値（演算値）との差の２乗値を最小化するような同定アルゴリズムによって実験的に同定され、図示しないメモリに記憶保持される。なお、式（５）のモデル式は、左脚リンク３Ｌを伸展方向に付勢するバネを備えたものを前提とする式であるが、該バネを省略した場合には、式（５）の右辺の第５項は、不要である。また、式（５）の右辺の各項のうち、例えば第２項又は第４項を省略したモデル式によって、フィードフォワード操作量Iffを決定するようにしてもよい。また、フィードフォワード演算手段６４ｇに、脚リンク負担目標値Fcmdを入力する代わりに、前記基本目標トルク演算手段６４ｂにより算出される基本目標トルクTcmd1を入力してもよい。この場合には、フィードフォワード演算手段６４ｇでTcmd1を算出する必要はない。

指示電流決定手段６４は、以上のように、フィードバック演算手段６４ｆ及びフィードフォワード演算手段６４ｇの処理を実行した後、加算演算手段６４ｈの処理を実行する。この処理では、フィードバック演算手段６４ｆ及びフィードフォワード演算手段６４ｇでそれぞれ求められたフィードバック操作量Ifbとフィードフォワード操作量Iffとが加え合わされる。これにより左側電動モータ１５の指示電流値Icmdが算出される。

以上が、左側指示電流決定手段６４Ｌの処理の詳細である。右側指示電流決定手段６４Ｒの処理も同様に行われる。

制御装置２１は、以上のように、各指示電流決定手段６４Ｌ，６４Ｒで決定した指示電流値Icmd_L，Icmd_Rを、それぞれ各脚リンク３Ｌ，３Ｒの電動モータ１５に対応するドライバ回路（図示省略）に出力する。このとき、各ドライバ回路は、与えられた指示電流値Icmdに従って各電動モータ１５に通電する。これによって、脚リンク３Ｌ，３Ｒの各回転アクチュエータ９が駆動し、歩行補助装置Ａが利用者Ｐの体幹部に上向きの並進力を補助力として付与する。

以上のように、本実施形態では、制御装置２１の左右目標負担分決定手段６３の処理によって、各脚リンク３Ｌ，３Ｒのバッテリ１９のＳＯＣに差がある場合（蓄電残量差SOC_dが０ではない場合）には、分配比マップの操作量Ｈを変更することで、各バッテリ１９のＳＯＣが同等の場合（蓄電残量差SOC_dが０である場合）の回転アクチュエータ９の駆動力に比べて、ＳＯＣが小さいバッテリ１９が配置された回転アクチュエータ９の駆動力を小さくし、ＳＯＣが大きいバッテリ１９が配置された回転アクチュエータ９の駆動力を大きくするように分配比マップの操作量Ｈを決定して回転アクチュエータ９を制御する。

これにより、各回転アクチュエータ９の駆動力が、各バッテリ１９のＳＯＣの差、すなわち、蓄電残量差SOC_dが小さくなるように制御される。従って、いずれかのバッテリ１９（例えば、左脚リンク３Ｌのバッテリ１９）のＳＯＣが０（又は０に近い値）になったときには、他のバッテリ１９（例えば、右脚リンク３Ｒのバッテリ１９）も０（又は０に近い値）になっている。このため、本実施形態の歩行補助装置Ａは、左脚リンク３Ｌと右脚リンク３Ｒとで、複数（２つ）のバッテリ１９を有しているが、各バッテリ１９のＳＯＣがばらつくことが低減され、歩行補助装置Ａの使用時間が低減することを抑制できる。

なお、本実施形態では、制御装置２１を着座部材１の支持フレーム１ｂに収納し、当該制御装置２１に、両脚リンク３Ｌ，３Ｒの各センサ１１ａＬ，１１ａＲ，２２ａ，２２ｂの出力信号を入力しているがこれに限らない。例えば、左右の脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれに制御装置を配置し、これらの制御装置間で、開脚角度θ２、ＳＯＣ及び計測踏力Fft_L（Fft_R）を、互いに送受信することで脚リンク３Ｌ，３Ｒ毎にそれぞれ独立して脚リンク負担目標値Fcmd_L（Fcmd_R）を決定してもよい。

この場合には、各脚リンク３Ｌ，３Ｒの制御装置のメモリに同じプログラム、データ及びテーブル等を記憶保持させておき、自身（制御装置）が搭載されている脚リンク（３Ｌ又は３Ｒ）を自脚、自身（制御装置）が搭載されていない脚リンク（３Ｒ又は３Ｌ）を他脚とし、本実施形態の説明の、左脚を自脚、右脚を他脚として処理を実行し、それぞれの制御装置が、自脚についての、負担割合、脚リンク負担目標値及び指示電流値を決定すればよい。この場合であっても、本実施形態と同様に、各バッテリのＳＯＣに応じた脚リンク負担目標値が得られる。

また、本実施形態では、利用者Ｐの体幹部に上向きの並進力を補助力として付与するようにした歩行補助装置Ａを例にとって説明したが、本発明の動作補助装置は、これに限定されるものではなく、複数のアクチュエータの作用点が、利用者Ｐの同一部位になるように運動を補助する動作補助装置であればよい。

例えば、利用者Ｐの腕にその運動を補助する補助力（並進力もしくはモーメント）を付与する動作補助装置についても本発明を適用できる。更に、それらの動作補助装置又は歩行補助装置に備えるアクチュエータは、回転型のものに限らず、直動型のものであってもよい。

また、本実施形態では、脚リンク３Ｌ，３Ｒの各バッテリ１９のＳＯＣに差があるときの分配比マップを図８に示されるようにしている。詳細には、左負担割合Ratio_Lは、左右踏力比が０からα１の区間で直線となり、左右踏力比がα１から１の区間で直線となるように設定される。また、右負担割合Ratio_Rは、左右踏力比が０からα２の区間で直線となり、左右踏力比がα２から１の区間で直線となるように設定される。

しかしながら、このような分配比マップに限らず、所定の左右踏力比に対応する左負担目標値Fcmd_Lと右負担目標値Fcmd_Rとの合計が常に１になるように設定されており、且つ脚リンク３Ｌ，３Ｒのバッテリ１９のＳＯＣに差がある場合には、ＳＯＣが同等である場合の脚リンク３Ｌ，３Ｒのそれぞれの回転アクチュエータ９の駆動力に比べて、ＳＯＣが小さいバッテリ１９が配置された脚リンク（３Ｌ又は３Ｒ）の回転アクチュエータ９の駆動力が小さくなり、ＳＯＣが大きいバッテリ１９が配置された脚リンク（３Ｒ又は３Ｌ）の回転アクチュエータ９の駆動力が大きくなるような分配比マップであればよい。

これは、例えば、図１３に示されるような分配比マップであってもよい。図１３（ａ）は、左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより大きい場合を示し、図１３（ｂ）は、左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより小さい場合を示す。

左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより大きい場合には、左負担割合Ratio_Lが、左右踏力比が０のとき１、左右踏力比がα１のときに０．５、左右踏力比が１のときに０となる上に凸な曲線で表され、右負担割合Ratio_Rが、左右踏力比が０のとき０、左右踏力比がα１のときに０．５、左右踏力比が１のときに１となる下に凸な曲線で表される（図１３（ａ））。

左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより小さい場合には、左負担割合Ratio_Lが、左右踏力比が０のとき１、左右踏力比がα２のときに０．５、左右踏力比が１のときに０となる下に凸な曲線で表され、右負担割合Ratio_Rが、左右踏力比が０のとき０、左右踏力比がα２のときに０．５、左右踏力比が１のときに１となる上に凸な曲線で表される（図１３（ｂ））。

図１３（ａ），（ｂ）は、所定の左右踏力比に対応する左負担目標値Fcmd_Lと右負担目標値Fcmd_Rとの合計が常に１になるように設定されている。

図１３以外の分配比マップとしては、図１４に示されるような分配比マップであってもよい。図１４（ａ）は、左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより大きい場合を示し、図１４（ｂ）は、左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより小さい場合を示す。

左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより大きい場合には、左負担割合Ratio_Lが、左右踏力比が０から所定の左右踏力比α３（但し、α３＜０．５）の区間で１となる直線と、左右踏力比がα３から１の区間で、左右踏力比がα３のときに１、左右踏力比がα１のときに０．５、左右踏力比が１のときに０となる直線とで表され、右負担割合Ratio_Rが、左右踏力比が０から所定の左右踏力比α３の間で０となる直線と、左右踏力比がα３から１の区間で、左右踏力比がα３のときに０、左右踏力比がα１のときに０．５、左右踏力比が１のときに１となる直線とで表される（図１４（ａ））。

左検知蓄電残量SOC_Lが右検知蓄電残量SOC_Rより小さい場合には、左負担割合Ratio_Lが、左右踏力比が０から所定の左右踏力比α４（但し、α４＞０．５）の区間で、左右踏力比が０のときに１、左右踏力比がα２のときに０．５、左右踏力比がα４のときに０となる直線と、左右踏力比がα４から１の区間で０となる直線とで表され、右負担割合Ratio_Rが、左右踏力比が０から所定の左右踏力比α４（但し、α４＞０．５）の区間で、左右踏力比が０のときに０、左右踏力比がα２のときに０．５、左右踏力比がα４のときに１となる直線と、左右踏力比がα４から１の区間で１となる直線とで表される（図１４（ｂ））。

図１４（ａ），（ｂ）は、所定の左右踏力比に対応する左負担目標値Fcmd_Lと右負担目標値Fcmd_Rとの合計が常に１になるように設定されている。

このような図１３及び図１４に示されるような分配比マップを使用した場合であっても、本実施形態で使用した図８に示されるような分配比マップを使用した場合と同様に、複数（２つ）のバッテリ１９を有していた場合であっても、各バッテリ１９のＳＯＣの差が小さくなりやすく、当該歩行補助装置Ａの使用時間が低減することを抑制できるという効果が得られる。

また、本実施形態では、分配比マップを決定する際に、操作量Ｈによって決定しているが、これに限られるものではない。例えば、左右踏力比が０．５のときの負担割合の差Ｄを決定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、分配比マップを上記のように演算することで決定するが、予め、複数の分配比マップを用意して図示しないメモリに記憶保持しておき、蓄電残量差SOC_dに基づいて１つの分配比マップを選択するようにしてもよい。

また、本実施形態では、左右目標負担分決定手段６３の処理の一例として図９に示されるようなフローチャートを示したが、これに限らない。例えば、図９のフローチャートから、ステップＳＴ２、ステップＳＴ４、又はステップＳＴ５のいずれかの処理が無いもの、若しくは全ての処理がないもの（ステップＳＴ１，３，６，７のみのフローチャート）であってもよい。これによっても、本発明の複数のバッテリ１９のＳＯＣがばらつくことが低減され、歩行補助装置Ａの使用時間が低減することを抑制できるという効果が得られる。

Ａ…歩行補助装置、Ｐ…利用者、１…着座部材、３Ｌ，３Ｒ…脚リンク、９…回転アクチュエータ（駆動手段、駆動源）、１９…バッテリ（エネルギー源、蓄電池）、１９ａ…バッテリ管理装置（残量検知手段）、２１…制御装置（制御手段）。

Claims (7)

1. 利用者の動作を補助する動作補助装置であって、
   利用者の動作を補助する力を発生する複数の駆動手段と、
   前記複数の駆動手段にエネルギーを供給する複数のエネルギー源と、
   前記各エネルギー源のエネルギー残量を検知する残量検知手段と、
   前記残量検知手段の検知結果に基づいて前記複数の駆動手段を制御する制御手段とを備え、
   前記複数の駆動手段は、各々発生する力の作用点が利用者の同一部位となるように構成され、
   前記複数の駆動手段のうち同一のエネルギー源からエネルギーが供給される１又は複数の駆動手段を１つの駆動源として、該駆動源に属する１又は複数の駆動手段の出力を当該駆動源の出力とすると、前記制御手段は、前記各エネルギー源のエネルギー残量に差がある場合には、前記各エネルギー源のエネルギー残量が同等である場合の前記駆動源の出力に比べて、前記エネルギー残量が小さいエネルギー源に対応した前記駆動源は小さい出力を発生し、前記エネルギー残量が大きいエネルギー源に対応した前記駆動源は大きい出力を発生するように、前記複数の駆動手段を制御することを特徴とする動作補助装置。
2. 利用者が跨ぐようにして着座する着座部材と、前記着座部材に連結した複数の脚リンクと、前記着座部材を押し上げる方向に前記各脚リンクを駆動可能な駆動手段とを備え、当該利用者の体重の少なくとも一部を前記着座部材を介して前記脚リンクで支えるようにした歩行補助装置であって、
   前記駆動手段は、複数の駆動手段で構成され、
   前記各駆動手段は、前記複数の脚リンクのうちの１又は複数を駆動し、
   前記複数の駆動手段のうちの１又は複数に対して電気エネルギーを供給する複数の蓄電池と、
   前記各蓄電池の蓄電残量を検知する残量検知手段と、
   前記残量検知手段の検知結果に基づいて前記複数の駆動手段を制御する制御手段とを備え、
   前記複数の駆動手段のうち同一の蓄電池から電気エネルギーが供給される１又は複数の駆動手段を１つの駆動源として、該駆動源に属する１又は複数の駆動手段の出力を当該駆動源の出力とすると、前記制御手段は、前記各蓄電池の蓄電残量に差がある場合には、前記各蓄電池の蓄電残量が同等である場合の前記駆動源の出力に比べて、前記蓄電残量が小さい蓄電池に対応した前記駆動源は小さい出力を発生し、前記蓄電残量が大きい蓄電池に対応した前記駆動源は大きい出力を発生するように、前記複数の駆動手段を制御することを特徴とする歩行補助装置。
3. 請求項２に記載の歩行補助装置において、前記制御手段は、前記複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量の差が大きいほど、当該所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した前記駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように当該２つの駆動源を制御することを特徴とする歩行補助装置。
4. 請求項２又は３に記載の歩行補助装置において、前記制御手段は、前記複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量に差がある状態が長く続くほど、当該所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した前記駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように当該２つの駆動源を制御することを特徴とする歩行補助装置。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の歩行補助装置において、前記制御手段は、前記複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量の差の時間変化量が大きいほど、当該所定の２つの蓄電池のそれぞれに対応した前記駆動源に供給される電気エネルギーの差が大きくなるように当該２つの駆動源を制御することを特徴とする歩行補助装置。
6. 請求項２〜５のいずれか１項に記載の歩行補助装置において、
   前記駆動源に対応した１又は複数の前記駆動手段が１又は複数の前記脚リンクを駆動するときに、当該脚リンクが前記着座部材を押し上げる力のそれぞれを合成した力を脚リンク合成力と定義するとき、
   前記制御手段は、前記複数の駆動源のうちの所定の２つの駆動源のそれぞれの脚リンク合成力のなす角度が大きくなるほど、当該所定の２つの駆動源に供給される電気エネルギーの差が小さくなるように当該２つの駆動源を制御することを特徴とする歩行補助装置。
7. 請求項２〜６のいずれか１項に記載の歩行補助装置において、前記制御手段は、前記複数の蓄電池のうちの所定の２つの蓄電池の蓄電残量の差が所定の値以上のときに、前記残量検知手段の検知結果に基づいて前記複数の駆動手段を制御することを特徴とする歩行補助装置。

Images